فهرست مطالب

مهندسی مکانیک - سال چهل و هفتم شماره 1 (پیاپی 78، بهار 1396)

مجله مهندسی مکانیک
سال چهل و هفتم شماره 1 (پیاپی 78، بهار 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/03/18
  • تعداد عناوین: 39
|
  • محمد آزادی*، غلامحسین فرهی صفحات 1-7
    در این مقاله، آسیب های خستگی، اکسیداسیون و خزش در آلیاژ ریخته گری آلومینیوم A356. 0 (شامل یک آلیاژ آلومینیوم- سیلیسیوم- منیزیم که در سرسیلندر موتورهای احتراق داخلی دیزلی کاربرد دارد.) ، تحت بارگذاری های چرخه ای همدما و ناهمدما، مطالعه شده است. برای محاسبه آسیب های مختلف، از مدل آسیب مجموع شهیداوغلو استفاده شده است که در آن، آسیب کلی وارد بر ماده در بارگذاری چرخه ای دما بالا را مجموعی از آسیب خستگی در دمای محیط، آسیب اکسیداسیون و آسیب خزش معرفی می کند. ثابت های مادی موجود در این مدل، براساس نتایج تجربی آزمون های خستگی ناهمدما (و یا ترمومکانیکی غیرهمفاز) و خستگی همدما (و یا کمچرخه در دمای ثابت محیط 25 درجه سانتیگراد و 250 درجه سانتیگراد) ، برای ماده مورد نظر، محاسبه شده اند. نتایج به دست آمده نشان می دهد که آسیب غالب در بارگذاری خستگی ترمومکانیکی غیرهمفاز، شامل پدیده اکسیداسیون و در بارگذاری خستگی کم چرخه دما بالا، شامل پدیده خزش است. همچنین، این مدل برای آلیاژ آلومینیوم A356. 0، به طور کلی، دقت مناسبی (در محدوده فاکتور 2±) داشته و در کرنش های کم (عمرهای زیاد) ، خطای آن بیشتر می شود. خطای استاندارد مدل شهیداوغلو برای خستگی ترمومکانیکی و کمچرخه دما بالا، به ترتیب برابر با 006/0 و 005/0درصد و میانگین خطای نسبی آسیب کلی، به ترتیب برابر با 21 و 10 درصد می باشد.
    کلیدواژگان: آلیاژ آلومینیوم A356، 0، آسیب خستگی، آسیب اکسیداسیون، آسیب خزش، بارگذاری چرخه ای همدما و ناهمدما
  • فرامرز آشنای قاسمی*، اسماعیل قاسمی، امین قربانی صفحات 9-17
    در تحقیق حاضر، خواص مکانیکی و گرمایی نانوکامپوزیت های سه تایی پلی پروپیلن، الیاف شیشه کوتاه و نانوصفحات گرافن مورد بررسی قرار گرفته است. گروه های مختلف ترکیبات شامل 10، 20 و 30 درصد وزنی الیاف شیشه و همچنین 0، 1 و 2 درصد وزنی گرافن توسط یک مخلوط کن داخلی تهیه شدند. سپس نمونه های استاندارد آزمون کشش و ضربه با استفاده از دستگاه پخت به دست آمدند. برای تعیین خواص مکانیکی، از آزمون کشش تک محوری و آزمون ضربه شارپی و برای تعیین دماهای ذوب و تبلور و درصد بلورینگی از آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی (DSC) استفاده شد. همچنین ریزساختار نمونه ها به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مطالعه شد. تصاویر SEM به دست آمده نشان دادند که حضور گرافن باعث بهبود چسبندگی بین الیاف و زمینه شده است. مشاهده شد که نمونه های با الیاف شیشه بیشتر، مدول الاستیک و استحکام ضربه بالاتری دارند و حضور گرافن در ترکیب نمونه های با الیاف شیشه 10% و 20% وزنی، باعث افزایش مدول می شود. استفاده از 1% وزنی گرافن باعث افزایش استحکام کششی و ضربه و درصد ازدیاد طول تا شکست شد، در حالی که حضور 2% وزنی گرافن کاهش استحکام و ازدیاد طول را در پی داشت. نتایج آزمون DSC نشان داد که افزودن گرافن به ترکیب پلی پروپیلن با 10% الیاف شیشه، باعث افزایش دمای تبلور می شود. همچنین حضور 1% گرافن، درجه بلورینگی را کاهش داد.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، پلی پروپیلن، نانوصفحات گرافن، خواص مکانیکی، خواص حرارتی
  • مهدی آهنگر* صفحات 19-27
    به منظور شبیه سازی جریان پلاسما در یک رانشگر با دبی جرمی ورودی 4 و جریان تخلیه الکتریکی 16، معادلات هیدرودینامیک مغناطیسی به همراه مدل افت ولتاژ آند حل شده اند. در این مدل جریان پلاسما در ناحیه غلاف آند از نوع بدون برخورد و غیرمغناطیسی در نظر گرفته شده است. تحت این شرایط با تعیین چگالی یون ها و الکترون ها و گسسته سازی معادله پواسون، مقادیر افت ولتاژ در امتداد دیواره آند به دست آمده اند. شبیه سازی عددی توانست به طور کمی و کیفی پدیده هایی همچون جریان داخلی پرچگال، جت های سه گانه و ناحیه داغ را در مجاورت الکترود کاتد سازگار با نتایج تجربی نمایان سازد. همچنین، مکانیزم شتابگیری جریان خروجی برای اولین بار بر اساس مفهوم نازل مجازی و پدیده جت کاتد تحلیل شده است. مقادیر دمای بیشینه و نیروی پیشران در مقایسه با سایر داده های عددی و تجربی با خطای کمتر از 5/3% پیش بینی شده اند. به علاوه، مشخصه های الکتریکی پلاسما در نزدیکی الکترود آند از جمله رابطه معکوس بین افت ولتاژ و چگالی جریان الکتریکی مطابق با نتایج تجربی به دست آمده اند.
    کلیدواژگان: پلاسمای شبه خنثی، معادلات هیدرودینامیک مغناطیسی، نازل مجازی، غلاف آند، جت کاتد
  • حسین ابراهیم نژاد خالجیری، رضا اسلامی فارسانی* صفحات 29-36
    در این تحقیق اثر هیبرید کردن الیاف شیشه با الیاف شبه کربن بر خواص کششی و سرعت سوختن کامپوزیت زمینه اپوکسی تقویت شده با این الیاف هیبریدی در مقایسه با کامپوزیت زمینه اپوکسی تقویت شده با الیاف شیشه بررسی شد. در این راستا، کامپوزیت های چهار لایه با لایه گذاری های متفاوت از پارچه الیاف شیشه و الیاف شبه کربن در زمینه رزین اپوکسی با روش لایه گذاری دستی ساخته شدند. هیبرید کردن الیاف شیشه با الیاف شبه کربن باعث کاهش استحکام کششی و مدول الاستیک کامپوزیت زمینه اپوکسی تقویت شده با این دو نوعع الیاف در مقایسه با کامپوزیت تقویت شده با الیاف شیشه شد. اما کرنش شکست این کامپوزیت ها را بهبود داد. همچنین نتایج به دست آمده نشان داد که هر دو عامل کرنش شکست و استحکام کششی نقش مهمی در انرژی جذب شده در کامپوزیت دارند که میزان تاثیرگذاری این دو عامل متناسب با نسبت الیاف شبه کربن به الیاف شیشه است. نتایج سرعت و سطح مقطع سوختن نیز نشان داد که با افزایش نسبت الیاف شبه کربن به الیاف شیشه، مقاومت به سوختن کامپوزیت افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت اپوکسی- الیاف شیشه، الیاف شبه کربن، سرعت سوختن، خواص کششی
  • جاماسب پیرکندی*، ابراهیم افشاری، عباس طربی صفحات 37-46
    در این تحقیق برای دستیابی به کارکرد موثر از لحاظ طراحی و جنبه ترکیبی گرمایی و الکتروشیمیایی، مدل سازی پیل سوختی اکسیدجامد لوله ای انجام شده است. برای ایجاد مدلی که یک تحلیل سه بعدی و کامل گرمایی و الکتروشیمیایی از جریان سیال ارائه دهد، از نرم افزار FLUENT استفاده شده و کارایی مدل در شرایط متفاوت برای دمای کاری، ضخامت الکترولیت و مقدار تخلخل الکترودها مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده از این تحقیق با نتایج کارهای مشابه سایر مقالات مقایسه و تایید شد که می توان از این مدل به عنوان مدل پایه ای برای تحقیقات آتی پیرامون پیل های سوختی اکسید جامد استفاده کرد. در ادامه تحقیق برای اعتبارسنجی نتایج عددی به دست آمده از نرم افزار فلوئنت (بر مبنای حجم محدود) ، از یک نرم افزار دیگر تحت عنوان Comsol Multi Physics (بر مبنای المان محدود) استفاده شد. نتایج به دست آمده از دو نرم افزار اختلافی کمتر از 6 درصد برای چگالی توان و کمتر از 7 درصد برای ولتاژ خروجی نشان می دهند.
    کلیدواژگان: پیل سوختی اکسید جامد، شبیه سازی عددی، فلوئنت، کامسول مولتی فیزیک
  • رضا تقوی زنوز *، احسان سلکی صفحات 47-55
    در نظر گرفتن درز نوک در پره های کمپرسور منجر به ناپایداری و در نتیجه تضعیف عملکرد ایروترمودینامیکی و مکانیکی کمپرسور می گردد. در مقاله حاضر، اثر میزان درز نوک پره بر عملکرد یک کمپرسور گریز از مرکز به ویژه در شرایط نزدیک وامانش بررسی شده است. تحقیق حاضر بر روی سامانه آزمون کمپرسور گریز از مرکز دانشگاه علم و صنعت ایران صورت پذیرفته است. روش کار مبتنی بر تحلیل دینامیک سیالات محاسباتی می باشد. در این مقاله از نرم افزار FLUENT برای شبیه سازی عددی جریان استفاده شده است. معادلات میانگین گیری شده رینولدز در حالت سه بعدی و لزج به روش ضمنی مرتبه دو بر روی شبکه ا ی محاسباتی شامل 2. 550. 000 سلول سازمان یافته شش وجهی، حل می شوند. به منظور اعتبارسنجی نتایج تحلیل عددی، منحنی های عملکرد کمپرسور و توزیع فشار استاتیک روی پوسته اطراف پره های پروانه در دو حالت تجربی و عددی با یکدیگر مقایسه شده اند. نتایج نهائی دارای تطابق مناسب پاسخ های عددی با داده های تجربی هستند. پس از حصول اطمینان نسبت به روش حل عددی، پنج اندازه درز نوک مختلف پره مورد تحلیل عددی قرار گرفتند. نتایج نهائی نشان دادند که ازدیاد اندازه درز نوک پره از 3/1 درصد وتر پره در نوک پره به 7/3 درصد وتر پره در نوک پره باعث کاهش ضریب بار و بازده کمپرسور گریز از مرکز به ترتیب به میزان 7/3 درصد و 7/4 درصد می گردد.
    کلیدواژگان: کمپرسور گریز از مرکز، درز نوک پره، منحنی عملکرد، وامانش، جریان نشتی نوک پره
  • محمود چهارطاقی*، جواد کاوسی داویجانی صفحات 57-66
    در تحقیق حاضر خشک کن پمپ گرمایی به کمک انرژی خورشیدی در نوع مستقیم اواپراتور- گردآورنده مورد تحقیق و ارزیابی قرار گرفته است. پارامترهای موثر خروجی این چرخه ، ضریب عملکرد و آهنگ جدایش رطوبت می باشد که تاثیر عوامل گوناگون مانند دمای چگالنده، رطوبت نسبی هوای پیرامون، زاویه شیب گردآورنده و دمای اواپراتور بر این توابع بررسی شده است. برای محاسبه تابش جذب شده در گردآورنده از میانگین دمای هوا و میانگین تابش جذب شده روی صفحه افقی در یک ماه استفاده شده است. در چرخه های انبساط مستقیم گرمای جذب شده توسط گردآورنده مستقیما در محفظه اواپراتور جذب شده و سبب تغییر فاز مبرد به حالت بخار اشباع می شود. در این نوع سامانه، عنصر اواپراتور در واقع همان محفظه گردآورنده به علاوه کویل های خود اواپراتور است. از گردآورنده به عنوان دو هدف می توان بهره برد. یکی جذب گرما و افزایش دمای هوا و دیگری استفاده به عنوان اواپراتور. در تحقیق حاضر از یک گردآورنده تخت برای جذب گرمای استفاده شده و هدف از آن تحقیق بهبود ضریب عملکرد ترمودینامیکی کلی چرخه و آهنگ جدایش رطوبت است. نتایج این تحقیق در سه شهر تهران، شیراز و بیرجند براساس داده های میانگین بسط داده شده و همچنین از مبردهای گوناگون بهره گرفته شده است. برای مثال در مبردهای رایج مبرد R134 در شرایط یکسان با دو مبرد R410a و R407c افزایش ضریب عملکردی به ترتیب معادل با 24 و 20 درصد دارد.
    کلیدواژگان: پمپ حرارتی، خشک کن، ضریب عملکرد، شدت تابش، آهنگ رطوبت زدایی، انرژی خورشیدی
  • میرمهرداد حسینی، حسن بصیرت تبریزی* صفحات 67-75
    این تحقیق به مطالعه در مورد ارزیابی شار گرمایی برحسب زمان سپری شده از فرآیند جوشکاری اصطکاکی-اغتشاشی با استفاده از روش وارون پرداخته است. روش با توجه به دخیل سازی اندازه گیری های آزمایشگاهی، نزدیکی قابل توجهی به اندازه ی واقعی دارد. جهت تخمین هرچه دقیق تر شار گرمایی، فرمول تحلیلی برای تولید حرارت، اعمال تغییرات خطی ویژگی های ترموفیزیکی بر حسب دما و ملاحظات مربوط به تابع لغزش در حل به روش المان محدود سه بعدی نظرگرفته شده است. برای تخمین شار گرمایی و دمای ابزار، از روش وارون گرادیان وارون برای ارزیابی پارامترهای مجهولات استفاده شد. در تعریف تابع لغزش از تقریب نمایی سرعت دورانی ماتریس استفاده گردید و برآورد تولیدشار گرمایی به واسطه ی اصطکاک و تغییر شکل پلاستیک در قطعه کار با ارزیابی ضریب تقریب نمایی متناظر همراه شده است. غالبا در فرآیند جوشکاری اصطکاکی-اغتشاشی، به منظور کاهش اعوجاج و تنش پسماند، مطلوب آن است که هیچ نقطه ای از قطعه کار بالاتر از دمای ذوب را تجربه نکند. با توجه به این بحث، همزمان از گاز خنک کار دی اکسید کربن استفاده شده است. حل عددی مربوط به ارزیابی شار گرمایی با استفاده از روش وارون برای جوش اصطکاکی- اغتشاشی آلیاژ آلومینیومی Al5052 با اندازه گیری های دمایی ارائه شده و پارامترهای راهبر فرآیند به دست آمده است. تاثیر حضور خنک کار بر میدان دمایی قطعه کار با استفاده از حل عددی مورد بررسی قرار گرفته است. شار گرمایی محاسبه شده دقیق ترین شار گرمایی ست که شرایط دمایی اندازه گیری شده را ارضا کرده و پارامترهای مشخصه ساز فرآیند را ارائه می دهد.
    کلیدواژگان: شار گرمایی، جوشکاری اصطکاکی، اغتشاشی، روش گرادیان مزدوج، انتقال گرمای وارون
  • لیلا خانی، سید محمد سیدمحمودی* صفحات 77-86
    در این مقاله چرخه ترکیبی جدیدی برای تولید هم زمان توان و برودت پیشنهاد می شود. این چرخه ترکیبی از چرخه های پیل سوختی اکسید جامد با سوخت هیدروژن و تبرید جذبی GAX با سیال عامل آب- آمونیاک است. مدل سازی از طریق حل هم زمان معادلات الکتروشیمیایی و ترمودینامیکی اجزا با نرم افزار EES صورت می گیرد. نتایج به دست آمده بیانگر آن است که در شرایط یکسان، بازده انرژی و اگزرجی چرخه ترکیبی پیشنهاد شده به ترتیب 2/68% و 88/5% بیشتر از چرخه پیل سوختی است. مطالعات پارامتریکی نشان می دهد که افزایش چگالی جریان موجب افزایش هم زمان توان خالص خروجی و برودت تولیدی و نیز دبی سوخت ورودی می گردد، به طوری که بازده انرژی افزایش یافته و بازده اگزرجی کاهش می یابد. نتایج بهینه سازی نشان می دهد که در نسبت فشار و دمای عملکردی پیل سوختی مشخصی توان الکتریکی خالص خروجی و بازده اگزرجی بیشینه می شود. با محاسبه درصد بازگشت ناپذیری هرکدام از اجزا، معلوم می شود که مبادله کن گرمایی هوا بیشترین سهم را در برگشت ناپذیری چرخه به خود اختصاص می دهد.
    کلیدواژگان: پیل سوختی اکسید جامد، چرخه تبرید جذبی گکس، تولید هم زمان توان و برودت، اگزرجی
  • ابوالفضل خلخالی*، سارا نیازعلی زاده مقدم صفحات 87-93
    در این مقاله یک مدل عددی در نرم افزار ABAQUS برای محور محرک نانوکامپوزیتی یک خودرو باربری توسعه داده شده است. اهداف مهم در طراحی محور محرک، افزایش سرعت بحرانی به صورتی است که از دامنه سرعت عملکرد محور خارج شود، افزایش گشتاور بحرانی کمانش به منظور جلوگیری از کمانش محور در بارهای پایین و همچنین کاهش وزن آن می باشد. در این مقاله از الگوریتم بهینه سازی چند هدفی NSGAII برای تعیین نقاط بهینه طراحی بهره گرفته شده است. برای نقاط طراحی مقادیر توابع هدف محاسبه شده اند. سپس برای محاسبه رابطه ریاضی توابع هدف از شبکه عصبی GMDH استفاده شده است. در نهایت بعد از اتمام فرآیند بهینه سازی جبهه جواب های بهینه روی منحنی پارتو نمایش داده شده اند. 6 نقطه از بین تمام نقاط به عنوان نقطه بهینه معرفی شده اند، که یکی از این نقاط از روش نزدیک ترین نقطه به نقطه ایده آل بدست آمده است.
    کلیدواژگان: بهینه سازی چند هدفی، نانوکامپوزیت، محور محرک خودرو، شبکه عصبی
  • محمدصادق دالوند، مسعود ابراهیمی *، غلامحسین پوریوسفی صفحات 95-104
    یکی از روش های کارآمد کنترل فعال جریان که در دهه ی گذشته بسیار مورد توجه قرار گرفته است، استقاده از محرک های پلاسمایی dielectric barrier discharge (DBD) است. در این مقاله برای یافتن وضعیت بهینه عملکرد محرک های پلاسمایی، اثر تغییر متغیرهای هندسی (فاصله ی بین الکترودها، ضخامت دی الکتریک و پهنای الکترود پوشیده) و متغیرهای الکتریکی (ولتاژ و فرکانس) بر سرعت جریان القایی و توان مصرفی به طور جامع بررسی تجربی شده است. مقاله حاضر نخستین پژوهشی است که در آن به منظور شناسایی اثر متقابل بین متغیرها از اصول طراحی آزمایش ها استفاده شده است. طبق نتایج، مشاهده شد هر کدام از متغیرهای بالا اثر متفاوتی روی شروع تخلیه ی یکنواخت پلاسما، سرعت جریان القایی، توان مصرفی و شروع رگه ای شدن تخلیه ی پلاسما دارند و در رژیم رگه ای برخلاف رژیم یکنواخت، با افزایش توان مصرفی، سرعت جریان القایی کاهش می یابد. نتایج این پژوهش می تواند در انتخاب محرک بهینه که در آن نسبت سرعت جریان القایی به توان مصرفی بیشینه است و همچنین جلوگیری از ورود به رژیم رگه ای به کار رود.
    کلیدواژگان: محرک پلاسمایی DBD، سرعت القایی، توان مصرفی، طراحی آزمایش
  • سید اسماعیل رضوی، محیا محمدی* صفحات 105-111
    در این مقاله، اثرات پارامترهای هندسی در مافلر واکنشی روی کارایی میرایی اکوستیکی و افت فشار توسط روش المان محدود بررسی شده است. این اثرات عبارتند از: امتداد دادن لوله ورودی به درون محفظه انبساط و افزایش طول آن، افزودن سوراخ به تورفتگی ها و تغییر تعداد و موقعیت آن ها. معادلات با روش غیرخطی نیوتن مستهلک شده، حل شده اند و مدل آشفتگی مورد استفاده در تحلیل جریان، مدل k-ε می باشد. نتایج نشان می دهند که کارایی میرایی اکوستیکی با افزودن تورفتگی و افزایش طول آن بهبود می یابد و افت فشار مافلر نیز کمتر می شود. همچنین می توان دریافت که افزودن سوراخ به تورفتگی، افزایش تعداد سوراخ ها و نزدیکتر کردن آن ها به انتهای محفظه انبساط، فرکانس مربوط به اوج میرایی اکوستیکی را بدون تغییر چشم گیر افت فشار، افزایش می دهند. لذا می توان از آن ها برای بهبود طراحی مافلر در بازه فرکانس مورد نظر استفاده کرد.
    کلیدواژگان: مافلر واکنشی، کارایی میرایی اکوستیکی، افت فشار، المان محدود، مدل آشفتگی k-ε
  • محمد رعیتی نژاد، سید پدرام پورنادری* صفحات 113-122
    هدف این تحقیق، مطالعه عددی تاثیر میدان الکتریکی یکنواخت روی هیدرودینامیک و تبخیر یک قطره عایق ساکن است. معادلات اساسی شامل معادلات پایستاری جرم، مومنتوم و انرژی در حالت تراکم ناپذیر می باشد. از روش سطح تراز به همراه روش سیال مجازی برای مدل کردن سطح مشترک استفاده می شود. نتایج عددی نشان می دهد که وجود تنش های الکتریکی در سطح مشترک منجر به تغییر شکل و کشیدگی قطره در راستای میدان الکتریکی می شود. میزان این تغییر شکل با افزایش نسبت نیروی الکتریکی به نیروی کشش سطحی (عدد مویینگی الکتریکی) افزایش می یابد. تغییر شکل حاصل در قطره با نتایج تحلیلی و عددی موجود مقایسه و تطابق خوبی بین نتایج مشاهده می گردد. در مرحله بعد، اثر میدان الکتریکی بر آهنگ تبخیر قطره بررسی می شود. اعمال میدان الکتریکی منجر به افزایش میزان تبخیر قطره می گردد. این افزایش ناشی از تغییر شکل ایجاد شده در قطره می باشد. تغییر شکل قطره از طریق افزایش سطح تماس قطره و سیال محیط و نیز ایجاد گرادیان های دمای بزرگ در اطراف قطره میزان تبخیر قطره را افزایش می دهد.
    کلیدواژگان: قطره، تبخیر، میدان الکتریکی، سطح تراز، روش سیال مجازی
  • محمود سالاری*، حسین گرزین صفحات 123-130
    امروزه جایگزینی بافل های قطاعی با بافل های مارپیچی پیوسته به عنوان یکی از جدیدترین رویکرد های عملی برای افزایش کارایی این نوع مبادله کن ها انجام شده است. به منظور مقایسه کمی، دراین مقاله میدان جریان سیال و دما در مبادله کن های پوسته لوله با بافل های مارپیچی پیوسته و قطاعی به کمک دینامیک سیالات عددی تحلیل شده اند. مقایسه نتایج نشان دهنده افت فشار کمتر و اختلاف دمای بیشتر در مبادله کن های با بافل های مارپیچی پیوسته است. در ادامه تاثیر دو نسبت هندسی مهم یعنی نسبت های قطر پوسته به قطر لوله و نسبت گام بافل به قطر پوسته بر عملکرد مبادله کن های با بافل مارپیچی پیوسته مطالعه و تحلیل شده اند. برای اعتبار سنجی حل عددی، ابتدا جریان گرما و سیال داخل یکی از مبادله کن های پوسته و لوله که نتایج تجربی آن در مراجع موجود بوده شبیه سازی شده است. نتایج نشان می دهد که برای مبادله کن گرمایی با بافل های پیوسته، در نسبت قطری حدود 2/11 D/d= ، هردوی توابع اختلاف دمای بین ورودی و خروجی پوسته و افت فشار از حالت کاهشی به افزایشی تغییر می یابند. هچنین اتفاق مشابهی برای این توابع در نسبت های گام به قطر 2 B/D=، نیز رخ می دهد. ارزیابی ها نشان می دهند که برای نسبت های قطر پوسته به قطر لوله ای بالاتر از 16 و نسبت گام به قطر پوسته کمتر از یک این نوع مبادله کن ها دارای بیشترین مشخصه عملکردی می باشند.
    کلیدواژگان: مبادله کن گرمایی پوسته ولوله، بافل های قطاعی، بافل های مارپیچی، دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)
  • محمدحسن شجاعی فرد، حامد سعیدی گوگرچین *، محمدرضا غیبی، محمد ارجمندی صفحات 131-139
    هدف اصلی از انجام این پژوهش امکان سنجی بکارگیری مدل ناحیه چسبناک پی. پی. آر. اصلاح شده جهت شبیه سازی آسیب در لایه چسب اتصال تیر دو لبه یکسر گیردار با چسبنده های فلزی است. برای شبیه سازی عددی آسیب در لایه چسب، نخست از قانون کشش - جدایش دوخطی بهره برده شده است. با استفاده از نتایج منحنی نیرو - جابجایی حاصل از آزمون های تجربی و مقایسه آن با پاسخ عددی، پارامترهای چسبناک مدل دوخطی برای ضخامت مشخصی از چسب حاصل می گردد. در ادامه به کمک پارامترهای به دست آمده، پارامترهای چسبناک مدل پی. پی. آر. اصلاح شده استخراج می شود. با استخراج انرژی شکست و کالیبراسیون مدل های عددی، در نهایت مدل پی. پی. آر. اصلاح شده علاوه بر قابلیت کاربرد در اتصالات چسبی فلزی، برتری نسبی خود را نیز در مدل سازی بهتر چسب نشان می دهد. بررسی تاثیر پارامترهای هندسی طول ترک اولیه و ضخامت چسبنده ها بر سفتی و استحکام نهایی اتصال چسبی نیز نشان می دهد که افزایش طول ترک اولیه و ضخامت چسبنده ها، به ترتیب اثر وارون و مستقیم بر سفتی و استحکام اتصال دارد.
    کلیدواژگان: اتصال چسبی، تیر دو لبه یکسر گیردار، مدل ناحیه چسبناک، مدل پی، پی، آر، اصلاح شده، چقرمگی شکست، اسیدشویی
  • امین ضیاءفروغی، جواد ابوالفضلی اصفهانی* صفحات 141-149
    در تحقیق حاضر نمونه آزمایشگاهی یک خشک کن ترکیبی خورشیدی- متناوب فروسرخ مجهز به سامانه تولید برق فتوولتائیک ارائه شده و پارامترهای موثر در سیستم های خشک کن بررسی گردیده اند. بدین منظور سینتیک خشک شدن، انرژی الکتریکی مصرفی و تاریخچه دمایی ورقه های سیب زمینی به ضخامت 3، 5 و 7 میلیمتر در دماهای 50، 60 و 70 درجه سلسیوس در خشک کن حاضر بررسی گردید. نتایج حاصل با نتایج بدست آمده از آزمایشات مشابه در یک خشک کن خورشیدی جریان طبیعی مقایسه گردید. بررسی ها حاکی از کاهش حداقل 75% و حداکثر 83% زمان خشک شدن نسبت به خشک کن خورشیدی می باشد. بعلاوه بیشترین و کمترین مقدار آهنگ ویژه از دست دادن رطوبت ورقه سیب زمینی به ترتیب 56/0 و 23/0 کیلوگرم بر کیلو وات ساعت انرژی مصرفی خواهد بود. درنهایت با توجه به نتایج بدست آمده، دمای 50 درجه سلسیوس جهت خشک کردن سیب زمینی در خشک کن ترکیبی پیشنهاد می شود.
    کلیدواژگان: خشک کن، خورشیدی، فروسرخ، متناوب، انرژی
  • مسعود ضیایی راد*، افشین احمدی ندوشن، سعید محمودی صفحات 151-160
    در این مقاله، یک حل تشابهی برای محاسبه انتقال گرما در تقطیر لایه ای نانوسیال روی یک استوانه افقی ارائه شده است. مشاهدات تجربی گذشته نشان می دهد که نانوذرات با بخارات سیال پایه در اواپراتور همراه شده و در فیلم تقطیر تشکیل شده در کندانسور حضور دارند. به دلیل نقش مهم نانوذرات در افزایش انتقال گرما از فیلم تقطیر، در این مقاله به بررسی عددی این پدیده پرداخته می شود. اثر تغییر زاویه روی سطح استوانه، عدد جاکوب، تغییر در کسرحجمی نانوذرات و استفاده از نانوسیال های مختلف، بر پروفیل سرعت، دما و عدد نوسلت بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که با حضور نانوذرات آلومینا و اکسید تیتانیوم در سیال پایه آب، ضریب انتقال گرمای جابجایی در لایه تقطیر افزایش می یابد؛ ولی در مورد نانوذرات مس و نقره، انتقال گرمای رسانشی غالب است و بنابراین عدد نوسلت کاهش پیدا می کند. می توان دید که اثر عبارت های جابجایی با فاصله گرفتن از نقطه سکون بالایی تا زاویه 90 درجه، افزایش یافته و پس از آن تا نقطه سکون پایینی کاهش پیدا می کند. همچنین با کم شدن شعاع استوانه انتقال گرمای همرفت به صورت قابل توجهی کاهش می یابد. بر اساس نتایج به دست آمده می توان گفت که نظریه نوسلت تنها در اعداد جاکوب پایین می تواند جواب قابل قبولی ارائه دهد.
    کلیدواژگان: تقطیر لایه ای، استوانه افقی، نانوسیال، انتقال گرما، حل تشابهی
  • وحید طهماسبی*، مجید قریشی، مجتبی ذوالفقاری صفحات 161-168
    در این مقاله یک مدل ریاضی رگرسیون خطی مرتبه دوم به منظور پیش بینی رفتار دمای فرآیند توسط جراح در حین عمل سوراخکاری استخوان به وسیله ربات های جراحی برحسب سرعت دوران ابزار، آهنگ پیشروی ابزار، قطر ابزار و برهم کنش های موثر آنها ارائه شده است. مدل سطح پاسخ ارائه شده قادر است رفتار دما را با توجه به تنظیمات عامل های ورودی پیش بینی نماید. گستره مجاز تغییر پارامتر عمل جراحی سوراخکاری استخوان با توجه به لزوم سرعت عمل هرچه بیشتر در این تحقیق ارائه شده است. آزمایش های تجربی که بر روی ران گاو صورت گرفته است بر اساس روش سطح پاسخ طراحی و مدلسازی شده اند و بهینه سازی لازم برای تعیین شرایط عمل جراحی صورت پذیرفته است. نتایج نشان می دهد که در محدوده آزمایش ها با افزایش قطر ابزار و سرعت برشی آهنگ افزایش دمای فرآیند افزایش می یابد و رفتار آهنگ پیشروی در این فرآیند پیچیده بوده که در این تحقیق به طور دقیق به آن پرداخته شده است.
    کلیدواژگان: ماشینکاری، سوراخکاری استخوان، دما، نکروز حرارتی، روش سطح پاسخ
  • صادق صادق زاده*، محرم حبیب نژاد کورایم صفحات 169-178
    در این مقاله، با استفاده از دینامیک مولکولی کلاسیک و توسعه آن به دینامیک مولکولی درشت دانه، مکانیسم منیپولیشن خودکار با استفاده از نانوربات میکروسکوپ نیروی اتمی مدل سازی شده و نشان داده شده که تخریب سوزن مهم ترین عامل خطا در فرآیندهای منیپولیشن خودکار می باشد. بر همین اساس، یک طرح کنترلی برای جلوگیری از اثرات نامطلوب تغییر شکل سوزن ارائه شده است. با تعریف مجذور میانگین مربعات به عنوان معیاری برای اندازه گیری سطح تغییر شکل، یک پسخور ساده استفاده شده تا بتوان سیستم را کنترل نمود. پس ازاینکه مدل ارائه شده در مقایسه با برخی کارهای تجربی موجود صحه گذاری شده، با استفاده از درشت نمایی دینامیک مولکولی، سیستم به یک مدل نسبتا ساده درشت دانه تبدیل شده و برای اعمال در فرآیندهای منیپولیشن پیشنهادشده است. با استفاده از این مدل، ملاحظه شده که علیرغم اینکه سوزن آلومینیومی بدترین نتیجه را در میان جنس های مختلف سوزن داشته، با استفاده از پسخور شکل، خطای موقعیت دهی تا حد بسیار قابل تاملی کاهش یافته است. خطای موقعیت دهی ذره بدون پسخور و با پسخور برای سوزن نیکلی به ترتیب 7 7 /3 7 و 7 7 /1 7 درصد بوده است. این مقادیر به خوبی کارایی روش کنترل تغییر شکل را نشان می دهند.
    کلیدواژگان: نانوربات، میکروسکوپ نیروی اتمی، تغییر شکل سوزن، پسخور شکل، نانومنیپولیشن خودکار
  • شاهد عابدی *، حسن رحیم زاده، پویان طالبی زاده صفحات 179-188
    هدف این پژوهش، شبیه سازی عددی پدیده ی پلاسما ناشی از اعمال میدان الکتریکی بر جریان سیال تراکم ناپذیر در راکتور تخلیه ی سد دی الکتریک است. برای شبیه سازی این راکتور از روش سیال پلاسما استفاده شده است. گاز هلیم به عنوان گاز پیش زمینه و از پنج جزء و نه واکنش برای شبیه سازی این گاز استفاده شده است. در این شبیه سازی، معادلات بقا برای جزءها و معادله ی پواسون میدان الکتریکی حل شده و نهایتا با محاسبه ی چگالی ذرات باردار و همچنین پتانسیل میدان الکتریکی، نیروی الکتروهیدرودینامیک مورد محاسبه قرار گرفته و به معادلات جریان سیال به عنوان نیروی حجمی اعمال شده تا تاثیر پدیده ی پلاسما بر روی سیال مورد بررسی قرار گیرد. حل معادلات منجر به تعیین چگالی جزء های مختلف گاز هلیم، میزان مصرف و تولید هر جزء، سرعت انجام واکنش ها و سطح انرژی الکترون ها در فاصله ی بین دو الکترود شد. نتایج نشان داد که افزایش ولتاژ منجر به افزایش سطح انرژی الکترون ها در سمت الکترود مثبت شده و در نتیجه نرخ سرعت واکنش ها در سمت این الکترود بیشتر از الکترود منفی می شود.
    کلیدواژگان: تخلیه سد دی الکتریک، روش سیال پلاسما، گاز هلیم، شبیه سازی عددی
  • شهرام عزیزی فر، سالم بعنونی* صفحات 189-197
    در این مقاله مدل سازی و بهینه سازی توان مصرفی یک سیستم هوای فشرده صنعتی دو مرحله ای مورد بررسی قرار گرفته است. این سیستم شامل دو عدد کمپرسور گریز از مرکز و یک خنک کن میانی از نوع پوسته - لوله می باشد. برای مدل سازی توان مصرفی، بازده آیزنتروپیک واقعی کمپرسورها با استفاده از داده های تجربی استخراج شده است. به منظور مدل سازی دمای هوای خروجی از خنک کن و محاسبه ی کارایی حرارتی آن، الگوریتم شبکه ی عصبی استفاده شد. در این روابط بازده آیزنتروپیک کمپرسورها به صورت تابعی از دمای هوای ورودی بوده، و کارایی حرارتی خنک کن تابعی از دمای هوای ورودی به خنک کن، دمای آب ورودی به آن جهت خنک‏کاری هوا و دبی حجمی هوای ورودی به آن است. به منظور بهینه سازی توان مصرفی کمپرسورها روش لاگرانژ به کار رفته است. توان مصرفی کمپرسورها به عنوان تابع هدف، بازده آیزنتروپیک کمپرسور مرحله ی اول و دوم، کارایی حرارتی خنک کن میانی و تولید آنتروپی در کمپرسورها به عنوان قیدهای حاکم بر مساله در نظر گرفته شده اند. در مقایسه با داده های تجربی مدل سازی دارای دقت مناسبی است. بهینه سازی صورت گرفته باعث کاهش توان مصرفی کمپرسورهای سیستم به طرز موثری شده است، به ویژه در تابستان به طوری کمترین و بیشترین این کاهش بین 5/2% تا 6/9% می باشد.
    کلیدواژگان: سیستم هوای فشرده صنعتی چند مرحله ای، مدل سازی - بهینه سازی، متغیر بازده آیزنتروپیک، متغیر کارایی گرمایی خنک کن میانی
  • سید حسن قرشی، بهنام معتکف ایمانی* صفحات 199-208
    در این مقاله مدل دینامیکی دستگاه آزمون خستگی سروهیدرولیک، بر مبنای روش جعبه خاکستری برای نمونه های مواد مرکب شناسایی شده و بر مبنای مدل خطی عدم قطعیت محاسبه می گردد. کنترلگر مقاوم همزمان پسخور و پیشرو به همراه کنترلگر تطبیقی بر مبنای روش تنظیم بهره، برای تنظیم بهره سیستم حلقه بسته، با هدف حداقل سازی خطا بین دامنه سیگنال فرمان و خروجی سیستم طراحی می شود. طبق تحلیل پاسخ فرکانسی سیستم حلقه بسته، این سیستم کنترلی توانایی جبران عدم قطعیت و ردیابی سیگنال مرجع تا فرکانس 10رادیان بر ثانیه را دارد. نتایج تجربی بدست آمده برای آزمون های خستگی با بارگذاری بلوکی، تایید کننده کارایی مقاوم سیستم کنترلی پیشنهادی می باشد.
    کلیدواژگان: آزمون خستگی، کنترل مقاوم، کنترل تطبیقی، سروهیدرولیک، عدم قطعیت
  • امیر کریمان مقدم، سعید رهنما*، ستار مالکی صفحات 209-218
    در این مقاله، شکست و خرابی در مود دو اتصال چسبی کامپوزیتی با نمونه خمشی انتها ترکدار مورد بررسی قرار گرفته است. برای ایجاد اتصال چسبی بین دو صفحه کامپوزیتی از جنس الیاف شیشه تک جهته از چسب آرالدایت 2011 که به طور گسترده در ساخت پره توربین بادی و همچنین صنایع هوافضا کاربرد دارد استفاده شده است. ابتدا مکانیزم های خرابی ایجاد شده در اتصال چسبی مود دو شکست از نتایج تجربی مورد بررسی قرار گرفته و سپس با توجه به نتایج تجربی میزان آهنگ رهایی انرژی کرنشی بحرانی مود دو شکست برای چسب آرالدایت 2011 برابر با J/m2 22/776 محاسبه شده است. بعد از محاسبه آهنگ رهایی انرژی کرنشی بحرانی در مود دو از نتایج تجربی برای شبیه سازی رشد ترک در اتصال چسبی از روش اجزای محدود توسعه یافته در نرم افزار ABAQUS استفاده شده است. مقدار چقرمگی شکست مود دو برای چسب آرالدایت 2011 از نتایج حل عددی برابر با 53/40 محاسبه شده است.
    کلیدواژگان: خرابی، اتصال چسبی، نمونه خمشی انتها ترکدار، روش اجزای محدود توسعه یافته، چقرمگی شکست
  • مهدی کریمی*، حامد شرکایی، علیرضا شوشتری صفحات 219-227
    هدف این مقاله تعیین جنس و ضخامت جاروبک پتانسیومتر موتور XU7 و حل مشکل عدم کارکرد مناسب آن است. مقدار نیروی تماسی پتاسیومتر یک پارامتر مهم در طراحی پتانسیومتر ها است. از اینرو ابتدا تحلیل استاتیکی با استفاده از جنس های مختلف انجام می شود تا جنس و ضخامت مناسب جاروبک به گونه ای تعیین شود که بتواند نیروی مورد نظر را تامین کند. سپس برای تایید نتایج، از یک روش آزمایشگاهی استفاده می شود. با استفاده از روش های پردازش سیگنال، نحوه عملکرد پتانسیومتر در حالت دینامیکی نیز مورد بررسی قرار می گیرد. بدین صورت که سیگنال خروجی تعدادی از قطعات پتانسیومتر سالم و معیوب با جنس های مختلف و تحت شرایط کار و تعداد سیکل های مختلف ثبت می شود. یک بردار ویژگی برای هر سیگنال گرفته شده از آزمایش، تعریف می شود. این بردار ویژگی دارای چهار درایه می باشد، که اولین درایه با استفاده از آنالیز اجزای اصلی به دست می آید، درایه های بعدی کرتوسیس، اسکیونس و میانگین هستند. درصدی از این بردار های ویژگی به همراه کلاس مربوطه برای آموزش توسط بردار پشتیبان استفاده می شوند و یک دسته بندی کننده برای تشخیص قطعات سالم و معیوب ایجاد می شود.
    کلیدواژگان: موتور XU7، پتانسیومتر، تحلیل اجزای اصلی، بردار ویژگی، ماشین بردار پشتیبان
  • مهران محبوب خواه*، پیمان دانشمند صفحات 229-238
    مبنای طراحی سازه و بدنه دستگاه ها به ویژه ماشین های ابزار با ساز و کار موازی، محاسبه تغییر شکلهای بدنه به علت اعمال نیروهای ماشینکاری به آن می باشد. در این مقاله، تحلیل نیرویی و تغییرشکل های جزئی ناشی از نیروهای خارجی یک سازوکار موازی جدید با چهار درجه آزادی که سه درجه آزادی آن انتقالی و یک درجه آزادی چرخشی می باشد، برای انتخاب مقاوم ترین سازه مطالعه شده است. در ابتدا تحلیل سینماتیکی سازوکار به عنوان پایه تمامی محاسبات انجام شده و سپس روابط نیرویی مکانیزم که توزیع نیرو در اجزای مختلف سازوکار را مشخص می کند، با روش تعادل اصل کار مجازی به دست آمده است. تغییر شکل کلی سکوی متحرک و عملگر نهایی مکانیزم که اسپیندل ماشین ابزار به آن متصل می باشد، در اثر نیروها و گشتاور های خارجی وارد بر آن محاسبه شده است. سپس به منظور تایید روابط نیرویی مکانیزم و نتایج برنامه محاسباتی نوشته شده در محیط MATLAB، سازه مکانیزم با استفاده از تحلیل اجزاء محدود در نرم افزار ANSYS شبیه سازی شده و نتایج تحلیل تئوری با نتایج به دست آمده از روش شبیه سازی مقایسه شده است. نتایج این مقایسه، صحت تحلیل های انجام شده را تائید و کارآمدی آنرا در طراحی دستگاه حاضر نشان می دهد.
    کلیدواژگان: سازوکار موازی، سینماتیک، تحلیل سفتی، تحلیل نیرویی
  • رسول محرمی*، سید مرتضی نبوی، سروش آقایی صفحات 239-246
    در این مقاله شبیه سازی عددی فرآیند تیوب هیدروفرمینگ سه راهی T شکل نامساوی از جنس فولاد به کمک نرم افزار المان محدود انجام و اثر پارامترهایی نظیر شعاع فیلت، فشار داخلی و ضریب اصطکاک بر روی ضخامت نهایی و توزیع تنش پسماند مورد بررسی قرار گرفته است. طبق نتایج این پارامترها بر روی ضخامت و بزرگی تنش های پسماند تاثیر گذار بوده و در حالت حدی تنشهای پسماند در حد 90 درصد تنش تسلیم و کاهش ضخامتی در حد 40 درصد در نمونه ساخته شده مشاهده شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی در موارد محدودی با نتایج تجربی مقایسه شده که نتایج مدلسازی اجزا محدود با نتایج عملی دارای نزدیکی مناسبی هستند.
    کلیدواژگان: تیوب هیدروفرمینگ، سه راهیTشکل، مدلسازی اجزا محدود، تنش پسماند، توزیع ضخامت
  • جواد مرزبان راد*، سمیه جمالی شخلوی صفحات 247-256
    در این پژوهش مدل های بیومکانیکی بدن انسان در وضعیت نشسته بررسی شده اند. این مدل ها ازلحاظ تعداد درجات آزادی، میزان پیچیدگی و راستاهای تحلیل ارتعاشات که شامل جهت های عمودی، افقی و جانبی می باشند، متفاوت هستند. همچنین، مدل های ریاضی شامل اجزاءمحدود، پارامترمتمرکز، چندجسمه و ماتریسی که در تحقیقات عمده ای ارائه گردیده اند، مرورشده اند. مدل ها ازنظر انطباق با داده های آزمایشگاهی مقایسه شده اند و مدل برتر مشخص گردیده است. به علاوه، تاریخچه ای از کارهای آزمایشگاهی که به منظور معتبر سازی این نوع مدل ها، حائز اهمیت می باشند، از سال 2000 تا سال 2015 به طور خلاصه جمع بندی و ارائه شده است. درنهایت نیز یک مدل بیومکانیکی 6 درجه آزادی از بدن انسان در وضعیت نشسته، بدون تکیه گاه، پیشنهاد داده شده، که به منظور بررسی ارتعاشات سرنشین خودرو در راستای قائم مورداستفاده قرارگرفته است. پارامترهای مدل به وسیله الگوریتم ژنتیک با به حداقل رسیدن خطا محاسبه شده اند. برای معتبر سازی مدل از نتایج آزمایشگاهی که در سال 1998 توسط بویلو و همکاران گزارش شده بود، استفاده گردیده است. نتایج نشان داده که مدل پیشنهادی درمقایسه با مدل های قبلی انطباق بهتری با نتایج آزمایشگاهی داشته است.
    کلیدواژگان: ارتعاشات، سرنشین، مدل بیومکانیکی، الگوریتم ژنتیک
  • عباس مزیدی*، بهزاد میرجلیلی، سیداحمد فاضل زاده حقیقی صفحات 257-264
    در این مقاله فلاتر بال هواپیما با سطح کنترلی بررسی شده است. بال به صورت یک تیر انعطاف پذیریکسرگیردار در نظر گرفته شده و سطح کنترلی نیز به صورت یک تیر صلب با طول محدود فرض شده که بوسیله دو فنر پیچشی در ابتدا و انتهای آن به بال متصل شده است. برای به دست آوردن معادله حرکت بال و سطح کنترلی از اصل هامیلتون استفاده شده است. به منظور مشخص نمودن موقعیت سطح کنترلی در طول بال از تابع هویساید استفاده شده است. مدل سیال نیز به صورت مدل ناپایای تئودرسون در نظر گرفته شده است. معادلات حرکت سیستم که بصورت معادلات دیفرانسیل پاره ای می باشند با استفاده از روش مودهای فرضی به معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل شده اند. نهایتا برای تحلیل پایداری سیستم و استخراج مرزهای فلاتر از تحلیل مقادیر ویژه استفاده شده است و تاثیر پارامترهای طراحی مختلف بر رفتار آیروالاستیک سیستم ارایه شده است. نتایج نشان می دهد که افزایش طول سطح کنترلی و همچنین افزایش فاصله محل نصب آن از ریشه بال سبب کاهش سرعت فلاتر می گردد. همچنین افزایش سختی پیچشی فنرهای اتصال دهنده سطح کنترلی به بال باعث افزایش سرعت فلاتر می شود.
    کلیدواژگان: بال هواپیما، سطح کنترلی، اصل هامیلتون، فلاتر
  • مسعود مسیح طهرانی* صفحات 265-274
    هدف این مقاله امکان سنجی طرح سیستم ذخیره ترکیبی برای موتورسیکلت برقی است. به این منظور به جای قیمت اولیه سیستم ذخیره انرژی، تعداد تعویض های مورد نیاز باتری ده ساله موتورسیکلت مورد توجه قرار می گیرد. قیمت ده ساله سیستم ذخیره شامل قیمت اولیه و قیمت باتری های تعویض شده در طول ده سال تعریف می شود. برای محاسبه تعداد تعویض های باتری مدل عمر آن باید استخراج شود. اضافه شدن ابرخازن علاوه بر اینکه توان قابل تولید لحظه ای باتری را افزایش می دهد، باعث تعدیل جریان عبوری و افزایش عمر باتری می گردد. افزایش عمر باتری تعداد تعویض های مورد نیاز آن و درنتیجه قیمت ده ساله سیستم ذخیره را کاهش می دهد. نتایج نشان می دهد که با افزودن ابرخازن قیمت ده ساله سیستم ذخیره حدود 4/10 میلیون تومان بهبود می یابد، هرچند که قیمت اولیه موتورسیکلت حدود 5/2 میلیون تومان افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: سیستم ذخیره انرژی ترکیبی، عمر باتری، موتورسیکلت برقی، طراحی بهینه، مدل سازی قوای محرکه
  • سید علیرضا مصطفوی*، مهدی صوفی صفحات 275-284
    هدف از انجام این تحقیق، بررسی و مطالعه تاثیر استفاده ازروغن روب های دیسکی در حوضچه های تصفیه آب پالایشگاهی است که نحوه عملکرد و میزان کارایی این نوع روغن روب ها مورد بررسی قرار خواهد گرفت. باتوجه به نبود اطلاعات کافی جهت نصب و راه اندازی این تجهیز در حوضچه های API، در ابتدا می بایست مدل آزمایشگاهی آن ساخته شود. یک نمونه آزمایشگاهی در پالایشگاه نفت پارس ساخته شده و به منظور شبیه سازی تجهیز و افزایش راندمان آن، آزمایش های مختلفی نظیر جنس دیسک های بکار برده شده، تغییرات دمایی روغن، دور مفید چرخش دیسک ها و فاصله دیسک ها با مانع پشتی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج استخراج شده بیانگر این است که دیسک آلومینیومی با دور پائین 12 دور بر دقیقه بیشترین راندمان را خواهد داشت و هر چه فاصله دیسک ها تا لبه انتهایی حوضچه کمتر باشد سکون بیشتری حاصل شده و راندمان افزایش خواهد یافت. در نهایت استفاده از روغن روب دیسکی در حوضچه ها پیشنهاد می شود که تحقیقات بیشتری برای طراحی و ساخت نمونه صنعتی مورد نیاز است.
    کلیدواژگان: حوضچه API، روغن روب های دیسکی، افزایش بازدهی، جنس دیسک، دور دیسک ها
  • امیرحسین مصفا *، لیلی گروسی فرشی صفحات 285-293
    در کار حاضر، 6 چرخه سرمایش فوق بحرانی CO2 معرفی و مقایسه ای میان آنها از دیدگاه انرژی، اگزرژی، اقتصادی و زیست محیطی انجام گرفته است. در این چرخه ها تاثیر میزان فرا گرم شدن بخارخروجی اواپراتور، استفاده از مبادله کن گرمایی و استفاده از منبسط کننده بر روی کارایی چرخه سرمایش فوق بحرانی CO2 بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که فرایند انبساط دوگانه تاثیر کمی در افزایش ضریب عملکرد دارد و بکار بردن یک مبادله کن گرمایی داخلی در چرخه با منبسط کننده ضریب عملکرد چرخه را کاهش می دهد. همچنین چرخه همراه با منبسط کننده ضریب عملکرد و بازده قانون دوم را در بهترین حالت تقریبا 27. 3% افزایش آهنگ هزینه کل را به میزان 16. 1% نسبت به چرخه پایه کاهش می دهد. این چرخه دارای کمترین آهنگ هزینه ناشی از انتشار گاز CO2 در محیط می باشد.
    کلیدواژگان: چرخه سرمایش فوق بحرانی، دی اکسید کربن، انرژی، اگزرژی، تحلیل ترمواکونومیک
  • سروش ملیحی، یعقوب طادی بنی*، حسین گلستانیان صفحات 295-304
    در مقاله حاضر اثرات نانو مقیاس، نیروی بین مولکولی واندروالس و اثر کشیدگی بین صفحه ای بر روی پارامترهای ناپایداری توکشان خمشی- پیچشی یک نانوآینه پیچشی با استفاده از تئوری مرتبه بالای گرادیان کرنش مورد بررسی قرار گرفته است. در این مدل با استفاده از تئوری گرادیان کرنش اصلاح شده ابتدا معادلات حاکم بر مساله استخراج شده، سپس متغیرهای ناپایداری یعنی زاویه دوران، تغییرمکان و ولتاژ توکشان، بر حسب مشخصات هندسی و مادی نانوآینه مورد بررسی قرار گرفته است و با نتایج تجربی مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که نیروی واندروالس تاثیر زیادی بر عملکرد نانو آینه دارد، به طوری که تاثیر نیروی واندروالس بر روی تغییرات متغیرهای توکشان یعنی زاویه دوران توکشان، ولتاژ توکشان و تغییرمکان نانوآینه پیچشی به ضریب نسبت کوپلینگ خمشی- پیچشی وابسته است و در نظر نگرفتن این نیرو باعث ایجاد خطای قابل توجهی در شبیه سازی ناپایداری توکشان می شود. همچنین در نانوآینه های با فاصله کوچک بین صفحه اصلی و الکترود، اثر کشیدگی نیز مانند نیروی واندروالس بر روی پارامترهای توکشان تاثیر بسیار زیادی دارد به طوری که پارامترهای توکشان سیستم را افزایش می دهد. از طرفی مدل ارائه شده نتایج تجربی را با دقت بسیار خوبی و بهتر از مدلهای کلاسیک پیشین پیش بینی کند و فاصله بین تئوری های قبلی را با نتایج تجربی را کاهش دهد.
    کلیدواژگان: نانوآینه پیچشی، نیروی الکترواستاتیک، نیروی واندروالس، ناپایداری توکشان، تئوری گرادیان کرنش اصلاح شده
  • داوود میرزایی*، محمدعلی بدری، احمدرضا زمانی صفحات 305-314
    یکی ازموضوعات مهم درعملکرد زیردریایی ها درک صحیح از مانورپذیری و حساسیت آنها به تغییرات پارامترهای هیدرودینامیکی است. پارامترهای هیدرودینامیکی با آزمون های عملی قابل اندازه گیری هستند وارتباط مستقیم با مشخصات هندسی و شرایط محیطی وسیله دارند. این ضرایب که در اثر تراکنش سیال با بدنه متحرک زیردریایی ایجاد می شوند مقادیر ثابتی نداشته و نامعین هستند. هدف اصلی دراین مقاله، حساسیت سنجی ضرایب هیدرودینامیکی زیردریایی نظیر پارامترهای میرایی هیدرودینامیکی بدنه و ضمائم در سه مانور دایره ای، زیگ زاگ افقی و قائم می باشد. این پژوهش وابستگی قطر مانور دایره به ممان هیدرودینامیکی حاصل از سطوح کنترلی عمودی، عدم تاثیر ضرایب پسا در مقابل ضرایب برآ حاصل از بدنه و سطوح کنترل در پاسخ سیستم نتیجه گرفته شده است. در نهایت افزایش ضرایب برآ در افزایش مانورپذیری زیردریایی و افزایش پسا در کندی و پایدار بودن زیردریایی را ارائه می نماید.
    کلیدواژگان: تحلیل حساسیت، ضرایب هیدرودینامیکی، مانورپذیری، زیردریایی، روش نیوتن - اویلر
  • محسن نظری *، محمدحسن کیهانی، هاجر محمدزاده ثانی صفحات 315-323
    در این مقاله از روش شبکه بولتزمن دوفازی برای شبیه سازی تشکیل و جدایش قطره از ترکیب دو سیال مخلوط نشدنی استفاده شده است. هدف این تحقیق بررسی فرآیند تشکیل قطره سیال غیرنیوتونی در یک فاز پیوسته نیوتونی داخل یک میکروکانال هم محور می باشد. در این شبیه سازی، مدل غیرنیوتونی کاریاسودا برای شبیه سازی سیال غیرنیوتونی به کار گرفته شده است. اعداد بی بعد مهم در این مطالعه، عدد مویینگی (نسبت بین نیروی لزجت و نیروی کشش سطحی) و نسبت سرعت ورودی دوفاز می باشند. در این تحقیق تاثیر ضریب کاریاسودا، عدد مویینگی و نسبت سرعت بر فرآیند تشکیل قطره، اندازه، فرکانس تشکیل قطرات و طول جدایش بررسی گردیده است. صحت سنجی مناسبی نیز در حالت دوفاز با ارائه یک حل تحلیلی ارائه گردیده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش ضریب غیرنیوتنی در مدل، زمان شروع جدایش قطره و طول جدایش اولین قطره کاهش می یابد. افزایش عدد موئینگی نیز منجر به کاهش طول جدایش می شود. با کاهش نسبت سرعت بین دو فاز، کاهش عدد موئینگی و افزایش ضریب مدل کاریاسودا، اندازه قطره تشکیل شده کاهش می یابد. تاثیر ضریب غیرنیوتنی بر فاصله بین قطرات نیز بررسی شد به گونه ای که با افزایش این ضریب، فرکانس تشکیل قطره افزایش و فاصله بین قطرات کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: میکروکانال، روش شبکه بولتزمن، سیال غیرنیوتونی، قطره
  • جعفر کیقبادی*، حسین نورمحمدی صفحات 325-331
    در این مقاله به ارایه ی الگوریتم جدیدی برای بهبود عملکرد سامانه های ناوبری اینرسی کلاسیک و سنتی SINS/GPS به ویژه در تخمین زوایای تراز و سمت از شمال پرداخته می شود. الگوریتمی جامع برای استفاده ی بهینه از ناوبری تعیین سمت و تراز AHRS در سامانه ی ناوبری اینرسی تلفیقی طراحی می شود. روش تخمین حالت در الگوریتم پیشنهادی شامل فیلتر دو مرحله ای است. فیلتر اول روی سامانه ی AHRS اجرا می شود و پارامترهای وضعیت تخمین زده می شوند. خروجی فیلتر اول به سامانه ی SINS/GPS تزریق می شود. سپس، با اعمال فیلتر دوم پارامترهای موقعیت و سرعت تخمین زده می شوند. الگوریتم پیشنهادی با پیاده سازی در تست خودرویی مورد ارزیابی قرار می گیرد.
    کلیدواژگان: سامانه ی ناوبری اینرسی تلفیقی، ناوبری ارزان قیمت، سامانه ی تعیین سمت و تراز، تخمین حالت، حسگرهای اینرسی میکروالکترومکانیکی
  • رضا نیکوی*، نصرالله بنی مصطفی عرب، محمد مراد شیخی، علی اکبر قادری صفحات 333-339
    در این تحقیق از جوشکاری التراسونیک برای اتصال لبه روی هم نمونه های استاندارد کامپوزیت پلی پروپیلن تقویت شده با الیاف شیشه ای باضخامت 4 میلی متر استفاده شد. استحکام کشش- برش اتصالات در شرایط گوناگون ازجمله زمان، فشار، دامنه ارتعاش شیپورک و مقدار الیاف شیشه موجود در کامپوزیت ، موردبررسی قرار گرفت. به منظور کاهش تعداد آزمایش ها و هزینه ها در بررسی اثر متغیرهای ورودی بر ظاهر جوش ها و خواص مکانیکی ، روش طراحی آزمایش سطح پاسخ با در نظر گرفتن چهار فاکتور سه سطحی استفاده شد. بر اساس مشاهدات آزمایشی، تاثیر تغییر پارامترها بر ظاهر جوش ها به روشنی مقایسه شد. همچنین نتایج تحقیق نشان داد که دامنه و فشار به ترتیب بیشترین و کمترین تاثیر را بر استحکام جوش دارند. بهترین وضعیت ظاهری جوش ها (کمترین مقدار عیوب در جوش ها) ، در دامنه ارتعاش سی وسه میکرون، زمان جوشکاری چهاردهم ثانیه، فشار نگهداری یک ونیم بار و مقدار الیاف شیشه ده درصد وزنی به دست می آید. افزایش فشار، زمان جوشکاری و مقدار الیاف شیشه موجود در کامپوزیت بر وضعیت ظاهری جوش ها اثر منفی می گذارد و باعث افزایش میزان عیوب موجود در جوش ها می شود.
    کلیدواژگان: ظاهر جوش، استحکام کشش، برش، کامپوزیت پلی پروپیلن، الیاف شیشه، طراحی آزمایش
  • فرید وکیلی تهامی، ساناز سعادتمند هاشمی، اکبر رسولیان* صفحات 341-350
    در مقاله حاضر تحلیل حرارتی- مکانیکی یک استوانه دوار هدفمند مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور نخست معادلات دیفرانسیل حاکم بر توزیع دما و جابه جایی برای یک استوانه هدفمند با فرض وجود شرایط کرنش صفحه ای و تقارن محوری گسترش یافته اند؛ سپس با درنظرگرفتن توزیع نمایی برای خواص فیزیکی، با استفاده از روش تحلیلی ابتدا معادله دیفرانسیل حاکم بر توزیع دما حل شده و در مرحله بعد، با استفاده از توزیع دمای به دست آمده و معادله دیفرانسیل جابه جایی، رفتار مکانیکی استوانه تعیین شده است. سپس با استفاده از نتایج حاصله، نحوه توزیع بهینه مواد در شرایط کاری یکسان ولی با تغییر سرعت دورانی و یا تغییر فشار داخلی حاصل می گردد. در نهایت، نتایج برای حالت های مختلف ارائه شده و نحوه توزیع مواد بهینه برای داشتن بیشترین ضریب اطمینان با استفاده از منحنی های نتایج به دست آمده، تعیین شده اند.
    کلیدواژگان: تحتحلیل حرارتی- مکانیکی، حل تحلیلی، استوانه دوار، ماده هدفمند، توزیع بهینه مواد
  • مجتبی هنرمند، محمدحسن جوارشکیان* صفحات 351-360
    در این پژوهش، جریان سیال حول یک بالواره با حرکت نوسان پیچشی در ناحیه وامانش دینامیکی توسط یک روش عددی شبیه سازی و تاثیر پارامترهای موثر بر نیروهای آیرودینامیکی بررسی شده است. در این شبیه سازی هندسه بالواره NACA0012 می باشد. جریان لزج، ناپایا و آشفته فرض شده و از شبکه متحرک استفاده شده است. معادلات اساسی بر اساس روش حجم کنترل گسسته و توسط الگوریتم PIMPLE با کد متن باز Open Foam حل شده است. عدد رینولدز این جریان 105 و مدل SST K-ω برای مدل سازی جریان آشفته استفاده شده است. ابتدا نتایج به دست آمده با داده های آزمایشگاهی مقایسه و اعتبارسنجی شده است. سپس اثر عدد رینولدز، فرکانس کاهیده، دامنه نوسان و ضخامت بالواره بر ضرایب آیرودینامیکی و محل وامانش دینامیکی در حرکت پیچشی مطالعه شده است. پارامترهای فوق بر روی ضریب برآی بیشینه، ضریب پسا، نسبت ضرایب آیرودینامیکی و محل وامانش دینامیکی تاثیر قابل ملاحظه ای دارند اما این پارامترها تاثیر قابل توجهی بر شیب منحنی ضریب برآ ندارند. از میان پارامترهای اشاره شده، مهم ترین پارامتری که روی نسبت ضریب برآ به ضریب پسای بیشینه، اثر دارد، ضخامت بالواره و مهم ترین پارامتری که در به تاخیر انداختن وامانش دینامیکی نقش دارد فرکانس کاهیده می باشد. همچنین نشان داده شد که مکان نقطه ی جدایش و بیشینه ی نیروهای آیرودینامیکی به الگوی جریان اطراف بالواره بستگی دارد.
    کلیدواژگان: وامانش دینامیکی، حرکت پیچشی، آیرودینامیک، ناپایا، مدل آشفتگی SST K-ω
  • عباس فدایی*، سعید آشنا صفحات 373-377
    در این مقاله حالات و بارهای گسیختگی برای اتصالات چندپینی در ورق مواد مرکب الیاف شیشه ای اپوکسی تک جهته، با استفاده از روش اجزای محدود و آزمون های تجربی تحلیل می شوند. به علاوه با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و الگوریتم ژنتیک، الگویی معرفی می شود که در آن پین ها در موقعیت بهینه شده ای قرار گیرند. در اتصالات چند پینی، تغییرات گام نسبت به قطر پین، عرض ورق نسبت به قطر پین و نسبت فاصله از لبه ورق به قطر پین بر نحوه گسیختگی اتصال تاثیر بسزایی دارند. با توجه به این که برای این گونه ورق ها حل دقیقی از گسیختگی وجود ندارد، برای بهینه سازی در هر مورد شبیه سازی های متعدد اجزای محدود انجام و نتایج آن با استفاده از شبکه عصبی برازش می گردد. الگوی برازش شده این شبکه به عنوان ورودی الگوریتم ژنتیک استفاده می شود. با در نظر گرفتن قیود مساله و مشخصه های ابعادی، الگویی بهینه با این شرط که گسیختگی در آنها نسبت به بقیه نمونه ها دیرتر اتفاق بیفتد، ارائه می گردد. نتایج آزمایشگاهی و اجزای محدود باهم مقایسه گردیده و میزان تفاوت بین آنها تحلیل خواهد شد.
    کلیدواژگان: اتصال چند پینی، ورق مواد مرکب، شبیه سازی اجزای محدود، شبکه عصبی مصنوعی، الگوریتم ژنتیک
|
  • M. Azadi *, Gh. H. Farrahi Pages 1-7
    In this article, fatigue, oxidation and creep damages in the A356.0 aluminum alloy (including an aluminum-silicon-magnesium alloy, which has been used in diesel internal combustion engines) have been investigated under isothermal and un-isothermal cyclic loadings. In order to calculate different damages, Sehitoglu’s model was utilized, in which the total damage in materials under hightemperature cyclic loadings include the fatigue damage, the oxidation damage and the creep damage. Material constants in this model for the mentioned alloy were calculated by experimental data from isothermal fatigue tests (or low-cycle fatigue tests at constant room temperature and at 250°C) and non-isothermal fatigue tests (or out-of-phase thermo-mechanical fatigue tests) were performed on test specimens. Obtained results showed that the main damage under out-of-phase thermo-mechanical fatigue loadings was the oxidation and under high-temperature low-cycle fatigue loadings was the creep phenomenon. In addition, the model used for the A356.0 aluminum alloy had generally a proper accuracy and in lower strains (higher lifetimes), the error was increased. The standard error for Sehitoglu’s model under thermo-mechanical and low-cycle fatigue tests was 0.006 and 0.005%, respectively and the relative error for the total damage was 21 and 10%, respectively.
    Keywords: A356.0 aluminum alloy, Fatigue damage, Oxidation damage, creep damage, Isothermal, un-isothermal cyclic loadings
  • F. Ashenai Ghasemi *, I. Ghasemi, A. Ghorbani Pages 9-17
    In this work, mechanical and thermal properties of ternary nanocomposites based on the polypropylene/short glass fiber/graphene nanoplatelets have been studied. The different groups of composites were produced using an internal mixer machine including 10, 20, 30 Wt.% of glass fiber and 0, 1, 2 Wt.% of exfoliated graphene nanoplatelets (xGnP). Then, standard specimens of tensile and impact tests were obtained by pressing. To investigate mechanical properties, we used uniaxial tensile test and charpy impact test. Also the melting, crystallinity temperatures and degree of crystallinity DSC test was performed. As well as morphology of samples was that applied by SEM. SEM images showed, that graphene presence has been improved fiber-matrix adhesion. The results showed that samples with much glass fiber have higher modulus and impact strength. Using graphene in samples with 10% and 20% glass fiber increase modulus. The use of 1% nano-graphene enhances tensile and impact strength and elongation, whereas presence of 2% graphene reduce strength and elongation. The DSC results showed that addition of xGnP to reinforced polypropylene with 10% glass fiber increases the crystallization temperature. Moreover presence of 1% graphene reduces the degree of crystallinity.
    Keywords: Nanocomposite, Polypropylene, Graphene Nanoplatelets, Mechanical Properties, Thermal Properties
  • M. Ahangar * Pages 19-27
    To simulate the plasma flow in a magnetoplasmadynamic thruster, with mass flow rate of 4g/s and total discharge current of 16 kA, the magnetohydrodynamic equations accompanied by an anode sheath model have been solved. In this model, the flow through anode sheath region has been considered as a collisionless and unmagnetized plasma. Under this circumstance, by determining the densities of electrons and ions, and by discretizing the Poisson’s equation, potential drops along the anode surface have been obtained. The numerical simulation has properly revealed the phenomena such as dense internal flow, three jets and hot spot near the cathode. Also, the acceleration mechanism of exhaust plume has been justified based on the concept of virtual nozzle and cathode jet phenomenon. The values of maximum temperature and thrust have been predicted in good agreement with the other numerical and experimental data, with the errors less than 3.5%. Moreover, electrical characteristics of plasma in vicinity of anode such as the inverse dependence of anode fall with current density have been modeled in good accordance with the measured data.
    Keywords: Quasi-neutral plasma, Magnetohydrodynamic (MHD) equations, Virtual nozzle, Anode sheath, Cathode jet
  • H. Ebrahimnezhad, Khaljiri, R. Eslami, Farsani * Pages 29-36
    In this research, the hybridization effect of Semic arbon fibers (SCFs) with glass fibers on tensile pr operties and burning rate of composites as compared to glass fibers reinforced e poxy matrix composite was investigated. In this reg ard, four plies composites with different arranging of SCFs and glass fibers w ere fabricated by hand lay-up method. The hybridiza tion of SCFs with glass fibers was caused reducing tensile strength and ela stic modulus of these composites as compared to gla ss fibers reinforced composite. But the failure strain of these composit es was improved. Also, the obtained results showed that both failure strain and tensile strength have important role on energy abso rption in composites that the effectiveness of thes e factors proportionate SCFs and glass fibers ratio. The results of rate and the cross section of burning showed that with increasi ng SCFs to glass fibers ratio, the flame retardancy of composite increases.
    Keywords: Glass Fibers - Epoxy Composite_Semicarbon Fibers_Burning Rate_Tensile Properties
  • J. Pirkandi *, E. Afshari, A. Tarabi Pages 37-46
    In an attempt to achieve efficient operation with respect to design and combined thermal and electrochemical perspective, a computational model of tubular SOFC is presented. The FLUENT software was used for the development of the model. The particular model, after validation against experimental observations for selected benchmark cases, was demonstrated to be a basic model for further research in this area. For validation of obtained result, i.e. COMSOL Multiphysics, was used which is based on Finite Element Method (FEM). The results showed that the difference of them is less than of 6% for power density and less than 7% for output voltage and so both software are acceptable.
    Keywords: Solid Oxide Fuel Cell, Numerical Simulation, COMSOL Multiphysics, FLUENT
  • R. Taghavi Zenouz *, E. Solki Pages 47-55
    Considering tip clearance in compressor blades results in the flow instabilities and leads to weakend aerothermo-dynamical and fluid-dynamical performances. In the present paper, effects of blade tip clearance size on a centrifugal compressor performance especially at near stall condition have been investigated. The current study is carried out on Iran University of Science and Technology centrifugal compressor test rig. The method of investigation is on the basis of computational fluid dynamics technique. In this paper, the Fluent solver package has been used for simulations. The Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations in three-dimensional and viscous form have been solved by a segregated implicit second-order scheme. The grid consists of 2,550,000 cells with structured hexahedral meshes. To validate the numerical simulation results, overall performance curves and static pressure distribution on the impeller casing were compared with each other in numerical and experimental conditions. The results showed good agreement of numerical results and experimental data. After validating numerical solutions, 5 blade tip clearance size conditions have been investigated numerically. Final results showed that increasing tip clearance size from 1.3 up to 3.7 percent of blade chord lowers the loading factor and efficiency 3.7% and 4.7% respectively.
    Keywords: Centrifugal Compressor, Blade Tip Clearance, Performance Curve, Stall, Tip Leakage Flow
  • M. Chahartaghi *, J. Kavousi Pages 57-66
    In this study, a solar assisted heat pump dryer with in direct model of evaporator- collector has been evaluated. The effective output parameters of the cycle are the coefficient of performance and the specific moisture extraction rate. In addition, the influence of different factors including condenser temperature, relative humidity of ambient air, slope angle of collector and temperature of evaporator on these parameters have been studied. For calculation of absorbed heat radiation in collector, the existing average temperature and the average daily radiation on a horizontal surface has been used. In direct expansion cycles, the absorbed heat by the collector in the evaporator case, vaporizes liquid refrigerant phase in the saturated gas phase. In this system, evaporator element is collector case, as well as the coils of evaporator. An element of collector can be used for two
    Purposes
    the first one is the absorbing heat and increasing temperature and the second the ability to be used as evaporator. In this study, a flat collector is used to absorb heat. The purpose of this study is to investigate promoting thermodynamic operation coefficient of entire cycle and humidity separation rate. The results of this study is capable of being evaluated for average radiation rate of Birjand, Tehran and Shiraz. This study also can be used for different refrigerants. The results show that the coefficient of performance of R134a refrigerant is 24% and 20%higher than R410a and R407c respectively.
    Keywords: Heat pump, Dryer, coefficient of performance, moisture extraction rate, solar energy
  • M. M. Hosseini, H. Basirat Tabrizi * Pages 67-75
    This study implements an inverse method for obtaining heat input during the friction welding process in terms of time, with specified sequences. Using limited experimental data leads to precise evaluation of heat generation during the process. Solution accuracy was improved by integration of analytical formulation, consideration of temperature-dependent thermophysical properties and slip definition in three-dimensional finite element model. Specifically, conjugate gradient method was used as inverse method to calculate the unknown parameters. Heat generation within sliding, sticking state was obtained using friction and slip dependence of time and deducted from exponential approximation of angular velocity of matrix. Favorable situation for friction stir welding is the case that workpiece does not experience the melting temperature. Online CO2 gas cooling flow was used to obligate the desired span of temperature. Numerical calculation of heat flux during friction stir welding of Al5052-O accompanied by cooling stage was considered and inverse method was integrated to evaluate governing parameters. Effect of cooling stage in temperature distribution of workpiece was simulated numerically. Calculated unknown parameters indicate good prediction of heat flux, which satisfy the measured temperature, and characteristic parameters of the process.
    Keywords: Heat flux, Friction stir welding, Conjugate gradient method, Inverse heat transfer
  • L. Khani, S. Mahmoudi * Pages 77-86
    A new combined cogeneration cycle producing power and cooling is proposed and analyzed in detail. The cycle is a combination of hydrogen fed solid oxide fuel cell (SOFC) and an ammonia water generator- absorber- heat exchanger (GAX) absorption refrigeration system. Using the Engineering Equation Solver (EES), the solution to the electrochemical and thermodynamic equations simulates the cycle performance. The results show that for the same condition, the energy and exergy efficiencies of the proposed cycle is 68.2% and 5.88% higher than those of the stand-alone fuel cell, respectively. The net produced power and cooling as well as the input hydrogen mass flow rate increase with rising the current density, so that the energy efficiency increases and the exergy efficiency decreases. Optimization is also performed for the proposed cycle and it is observed that both the net produced power and exergy efficiency are maximized at some pressure ratio and fuel cell operating temperature. The results indicate that the air pre- heater contributes the most in the cycle irreversibility.
    Keywords: Solid Oxide Fuel Cell, GAX Absorption Refrigeration Cycle, Combined Cooling, Power Production, Exergy
  • A. Khalkhali *, S. Niazalizadeh Moghadam Pages 87-93
    In the present paper, a nano-composite drive shaft of a heavy vehicle is modeled in ABAQUS. The main purposes in designing a drive shaft are increasing the critical speed, increasing the critical buckling torque, and decreasing its weight. In this article, the multi objective optimizing algorithm, NSGA II, is used to find the optimum design points. In the next step, the objective functions are computed in the design points, and then some mathematical equations for the objective functions are calculated using neural network GMDH. At last, the final front is extracted and the optimum points are indicated in some diagrams. A point is selected using Near to Ideal Point method (NIP) as well.
    Keywords: Multi objective optimization, Nanocomposite, Automotive drive shaft, Neural Network
  • M. S. Dalvand, M. Ebrahimi *, G. Pouryoussefi Pages 95-104
    DBD plasma actuators are one of the effective devices for active flow control, which has received substantial attention during the last decade. In this paper, to find the optimum performance of plasma actuators, the effect of geometrical variables (including the gap between electrodes, dielectric thickness, and covered electrode width) and electrical variables (including voltage and frequency) on induced flow velocity and power consumption, is experimentally investigated. This is the first investigation in which design of experiment (DOE) approach is used to find the interaction among variables. The results show that each of the mentioned variables has a different effect on the start of uniform plasma discharge, induced flow velocity, power consumption, and the start of the filamentary plasma discharge regime. Furthermore, the results show that unlike the uniform discharge regime, in filamentary discharge regime increasing power consumption results in decreased induced flow velocity. The results of this investigation can be used to select the optimum actuator in which the ratio of induced flow velocity to power consumption is maximum, and to prevent from entering the filamentary discharge regime.
    Keywords: DBD Plasma actuator, Induced velocity, Power consumption, Design of experiments
  • S. E. Razavi, M. Mohammadi * Pages 105-111
    In this paper, the influences of the geometrical parameters of reactive muffler on acoustic attenuation performance and pressure drop have been investigated by using FEM. These effects consist of: to extend the inlet tube into the expansion chamber and increasing its length, adding holes to the extension and changing their number and position. The equations have been solved along with damped Newton method. The k-ε turbulent model was used for flow field analysis. The results show that the acoustic attenuation performance improves and the pressure drop decreases by extending the inlet tube and increasing its length. Moreover adding holes to extension, increasing their number and setting the holes near the end of expansion chamber increase the maximum attenuation frequency without considerable change of the pressure drop. So they can be used to improve the design of muffler at target frequency range.
    Keywords: Reactive muffler, Acoustic attenuation performance, Pressure drop, FEM, K-? model
  • M. Rayatinezhad, P. Pournaderi * Pages 113-122
    The purpose of this research is the numerical study of the effect of a uniform electric field on the hydrodynamic and evaporation of a perfect dielectric drop. Converning equations are the incompressible flow equations including conservation of mass, momentum and energy. The level set method along with the ghost fluid method is used to model the interface. Numerical results show that electric stresses at the interface cause drop deformation and elongation in the direction of electric field. The amount of this deformation is increased by an increase in the ratio of electric force to surface tension force (electric capillary number). Droplet deformation is compared with the available analytical and numerical results and good agreement is observed. In the next step, electric field effect on the drop evaporation rate is considered. Electric field causes enhancement of drop evaporation. This enhancement is due to the drop deformation. Drop deformation increases evaporation by enhancement of contact surface between the drop and environmental fluid and also by creating large temperature gradients around the drop.
    Keywords: Drop, Evaporation, Electric Field, Level set, Ghost Fluid Method
  • M. Salari *, H. Gorzin Pages 123-130
    Nowadays, substitution of the heat exchangers equipped with continuous helical baffles is a new methodology to improve of the heat exchangers efficiencies. In this paper, heat and fluid flow fields through the heat exchangers equipped with segmental and continuous helical baffles are analyzed numerically using the computational fluid dynamics. Comparison of segmental and continuous helical baffles shows lower pressure drop and upper temperature differences for heat exchangers equipped with the later baffles. Also the effects of two major geometrical ratios: the shell to pipe diameters, D/d, and the baffle pitch to shell diameter, B/D, on the efficiency of the heat exchangers are studied. Numerical methodology of solution and governing equations is validated by iterative numerical analysis of a heat exchanger that had experimental data for comparison. Consistency between the numerical and experimental are occurred. The results show that for D/d near to 11.5, the variations of both parameters, temperature difference between output and input of the shell and the pressure drop with respect to D/d, changes from decreasing manner to increasing manner. Similar results also occurred near the ratio of the baffle pitch to shell diameter, B/D of about 2. Post processing of the results also shows the thermal performance index of the heat exchanger has its maximum value for D/d ratio greater than about 16 and the B/D ratio lower than one.
    Keywords: shell, tube heat exchanger, segmental baffles, helical baffles, computational fluid dynamics
  • M. H. Shojaeefard, H. Saeidi Googarchin *, M. R. Gheibi, M. Arjomandi Pages 131-139
    The main objective of this study is the feasibility of using Modified Park-Paulino-Roesler (M-PPR) cohesive zone model to simulate The damage in adhesive layer of the double cantilever beam specimen with metal adherents. Considering VIS method for capturing the crack initiation, fracture energy of Araldite® AV138 adhesive with bond-line thickness equal 0.2 mm has been identified based on the linear elastic fracture mechanics (i.e. classic beam theory (CBT), corrected beam method (CBM) and compliance based beam method (CBBM)) and J-integral method (Pradeep method). Following, the bi-linear traction-separation law is first utilized to numerically simulate damage in adhesive layer. The force-displacement curve results obtained through experiments would further be compared with the simulated model and thus bi-linear parameters for this specific adhesive thickness would be inversely obtained. The M-PPR cohesive parameters can be determined by satisfying the boundary conditions along with bi-linear extracted cohesive parameters. First, it is concluded that CBBM is the best method to obtain adhesive fracture toughness in mode I. Using the obtained cohesive parameters and calibration of both models, M-PPR cohesive model in addition to use in metal adhesive joints, presented comparative advantage relative to bi-linear model to simulate adhesive joints under peeling. Meanwhile, effects of the geometrical parameters such as the initial length of the crack and the thickness of substrates on the ultimate strength and stiffness of the adhesively bonded joint have been evaluated.
    Keywords: Adhesive joint, double cantilever beam, modified Park-Paulino-Roesler cohesive zone model, fracture toughness, etching
  • A. Ziaforoughi, J. Abolfazli Esfahani * Pages 141-149
    In this study, a combined solar-intermittent infrared drier powered by a photovoltaic system was built and the drier system parameters have been considered. In fact, by combining solar and infrared drying systems, the advantages of the two systems have been used to remove their defects. Therefore, drying kinetics, electrical energy consumption and temperature history of the potato slices with a thickness of 3, 5 and 7 mm at temperatures of 50, 60 and 70 ° C in the drier have been investigated. The results were compared with a similar test results in a natural flow solar drier. Studies show that in comparison to solar drying, at least 75% up to 83% reduction in the drying times was achieved. The highest and lowest specific moisture extracted rate of sliced potatoes will be 0.56 and 0.23 kg/kWh, respectively. Finally, with regard to the specific moisture extracted rate and drying duration, the potato drying at 50 ° C in the present drier is recommended.
    Keywords: Solar drier, Infrared, Intermittent, Energy, Drying time
  • M. Ziaei, Rad *, S. Mahmoudi, A. Ahmadi Nadooshan Pages 151-160
    In this paper, a similarity solution is presented to obtain the rate of heat transfer in nanofluid film condensation on a horizontal cylinder. Recent experimental observations show that the nanoparticles follow the base fluid vapor in evaporator and also attend in the condensate film in the condenser. Due to the significant effect of nanoparticles on heat transfer enhancement in the condensate film, this phenomenon is studied numerically in this paper. The effects of circumferential change, Jacob number, volume fraction of nanoparticles and different types of nanofluids on the velocity and temperature profiles, as well as Nusselt number are investigated. The results show that with Alumina and TiO2 nanoparticles in the base fluid, convective heat transfer coefficient in condensate film increases, while in the case of Cu and Ag nanoparticles, conductive heat transfer is dominant and in effect, Nusselt number decreases. It is found that far from upper stagnation point up to the angle 90o, the role of convective terms increases and right after, decreases up to lower stagnation point. Also convective heat transfer descends as the cylinder radius is reduced. According to the obtained results, one can say that only in low Jacob numbers, the Nusselt theory results in acceptable results.
    Keywords: Film Condensation, Horizontal Cylinder, Nanofluid, Heat Transfer, Similarity Solution
  • V.Tahmasbi *, M.Ghoreishi, M. Zolfaghari Pages 161-168
    In this paper a mathematical model is developed to able surgeon to predict the temperature of the process based on tool’s rotational speed, feed rate, tool diameter and effective interactions between parameters. The allowable range of parameters in bone drilling operation is introduced to obtain a quick and swift operation as desirable. Experiments were designed and modeled using response surface method and to ascertain operation condition, optimization was performed. Results show that within the range of the variables, with an increase in tool diameter and cutting speed the rate of temperature increment, boosts up. It is noted that the behavior of the feed rate is complex where in this paper is investigated precisely. Introduced response surface model is able to anticipate temperature behavior based on input parameters.
    Keywords: machining, bone drilling, temperature, thermal necrosis, response surface method
  • S. Sadeghzadeh *, M. H. Korayem Pages 169-178
    In this paper, by using the classical molecular dynamics and coarse grained molecular dynamics, the mechanism of automatic nanomanipulation with atomic force microscope nano-robot was modelled and it was shown that the rupture of tip is the most error source in the automatic nano-manipulation process, where is manipulation of particles on the substrate frequently. By this, to prevent from the non-favorable effects of deformation of tip on the result of nano-manipulation, a control plan was introduced. By definition of root mean squares as a criterion for measurement of the level of deformation, a simple feedback of it was used to control the system. After that the model proposed and validated in comparison with some experimental works, by using the coarsening the molecular dynamics, the system is converted into a relatively simple model and was suggested for implementation into the manipulation processes. By using this model, it was observed that although the aluminum tip leads to the worst result, by using the shape feedback, the positioning error has been reduced considerably. Positioning error without and with feedback was reported for a nickel tip as 37.77% and 17.77%, respectively. These values show the efficiency of the presented shape feedback approach.
    Keywords: Nano-robot, AFM, Deformation of tip, Shape feedback, Automatic nano-manipulation
  • Sh. Abedi *, H. Rahimzadeh, P. Talebizadeh Pages 179-188
    In this research, the effect of plasma induced by electric field over the incompressible fluid in dielectric barrier discharge reactors has been simulated numerically. To simulate dielectric barrier discharge, plasma fluid method is used. Helium is used as the background gas. Five species and nine Reactions for this gas are applied to the model. For these simulations, conservation equations for each species and the Poisson equation for the electric field should be applied. Then, the calculated electro-hydrodynamic force is applied as the body force to the fluid flow equations. This simulation determined the various density species of Helium gas. The results showed that the chemical reactions taken in to account, give lower generation rate for positive charge species. Hence, charge density drops especially in the positive electrode relative to the negative one. Therefore, plasma produced near the negative electrode affects the fluid flow more than the positive one. However, considering charge density generated and arrangement of electrodes, the overall influence on the fluid flow will be little.
    Keywords: Dielectric barrier discharge, Plasma fluid method, Helium gas, Numerical simulation
  • S. Azizifar, S. Banooni * Pages 189-197
    In this article, modeling and optimization of power consumption of two–stage compressed air system have been investigated. This system includes two centrifugal compressors and a shell and tube intercooler. For modeling of power consumption, actual compressors, isentropic efficiencies are calculated from experimental data. Also for modeling of outlet temperature of the intercooler and calculation of thermal effectiveness, the neural network algorithm was used. In these equations isentropic the efficiency of compressors is a function of inlet temperature and thermal effectiveness of the intercooler is a function of inlet air temperature, inlet water temperature of the intercooler and inlet volumetric flow rate of the system. For optimization of power consumption, the Lagrangian method is used. Power consumption and isentropic efficiency of the first and second stage compressors, thermal effectiveness of the intercooler and entropy generation of compressors are considered as the objective function and optimization conditions, respectively. In comparison to the experimental data, the modeling provided suitable accuracy. The optimization effectively reduced the power consumption of the system, especially in summer, in a way that the minimum and maximum reduction was 2.9% and 9.6%, respectively.
    Keywords: Multi-Stage Industrial Compressed Air System, Modeling, Optimization, Variable Isentropic Efficiency, Variable Intercooler Effectiveness
  • H. Ghorashi, B. M. Imani * Pages 199-208
    In this article, the transfer function of a servo hydraulic fatigue testing machine for composite material specimen is identified based on gray box technique. The system uncertainty is determined by means of the identified linear model. A Feedback and forward robust controller and an adaptive controller based on gain scheduling technique are designed to adjust the closed loop gain for minimizing the error between the amplitude of the reference signals and outputs. Using frequency response analysis of the closed loop system, the control system can compensate low frequency uncertainty up to 10 rad/sec. The experim ental results for block loading fatigue tests, confirms the robust performance of the proposed control system.
    Keywords: Fatigue test, Robust control, Adaptive control, Servo hydraulic, Uncertainty
  • A. Kariman Moghadam, S. Rahnama*, S. Maleki Pages 209-218
    In this article, failure and damage in second mode of adhesive composite joint was investigated according to the bending in endnotch flexure specimen. To create an adhesive joint between two composite plates made of unidirectional glass fiber, Araldite 2011 resin was used which is widely capable in manufacturing turbine blades and aerospace industries. At the first, failure of second mode fracture of adhesive joint mechanisms has experimentally investigated. Then with considering this result with strain energy release rate on mode II of fracture in specimen for Araldite 2011, 776.22 J/m2 was calculated. In the following calculating critical strain energy release rate on mode II by using experimental results, XFEM method used for modeling crack growing in adhesive joint by using Abaqus software. At the end the amount of mode II fracture toughness for Araldite 2011 is calculated from numerical method which is 40.53MPa√m.
    Keywords: Failure, Adhesive Joint, End-Notch Flexure Specimen, Extended Finite Element Method, Fracture
  • M. Karimi *, H. Shorakaei, A. Shooshtari Pages 219-227
    Propose of this paper are the determination of material and thickness of brush of potentiometer of XU7 engine and solving the defect of poor functioning. The contact force value of potentiometer is an important design parameter. Hence, the static analysis is performed at first for determination of the material and the thickness of the brush providing the desired force. Then an experimental method is used for verifying the results. Potentiometer functioning is investigated at dynamic mode using signal processing methods. Therefore, the output signal of some of the normal and defective potentiometers with different materials and under different working condition and cycles are recorded. A feature vector is defined for each signal. This feature vector has four elements that the first element is achieved using principle component analysis. The other elements are kurtosis, skewness and mean of the signal. Using these feature vectors and their classes, a classifier is developed for recognition of normal and defective components.
    Keywords: XU7 Engine, Potentiometer, Principal component analysis, Feature vector, Support vector machine
  • M. Mahboubkhah *, P. Daneshmand Pages 229-238
    One of the principle design stages of the machine tools, especially based on parallel mechanisms is the deflection analysis of its structure under machining forces. In this paper a new four degrees of freedom parallel robot with three translational and one rotational degrees of freedom was investigated to find the best design configuration. At first the kinematics and force analysis of the mechanism as the base of design analysis considering the load distribution on its various components were implemented. Then, deflection of the different components of structure under external torque and forces on the moving platform was obtained. To confirm the force relations and static analysis of the mechanism, the structure of robot by the FEM in ANSYS environment was analyzed. At last, the results of theoretical relations calculated by the MATLAB were compared with the simulated results obtained by the FEM. It was found a good consequently, the agreement between these two of the proposed design method.
    Keywords: Parallel robot, Kinematics Analysis, Stiffness Analysis, Force Analysis
  • R. Moharrami *, M. Nabaviee, S. Aghaiee Pages 239-246
    In this paper finite element simulation of hydroforming T shaped tube steel with elastic-plastic non-dependent temperature behavior by the aid of ABAQUS has been done and the effects of some parameters like fillet radius, internal pressure and friction coefficient on thickness distribution and residual stresses have been studeid. According to the results, these parameters have tangible effect. In extreme conditions, residual stresses are about to 90 percent of yield strength and thickness has been reduced to 40 percent. Afterall simulation results have been validated with experimental data and comparison showed good proximity.
    Keywords: Hydroforming, Residual stress, Thickness distribution, T shape tubes, Finite element simulation
  • J. Marzbanrad *, S. Jamali Shakhlavi Pages 247-256
    In the present study, different biomechanical models in a sitting position have been investigated. The differences of these models are in terms of the number degrees of freedom, the complexity and the direction of the vibration analysis that consist the vertical, horizontal and lateral directions. In addition, mathematical models indurin finite element, lumped-parameter, multi-body and matrix models that are presented in literature, are reviewed. These models have been compared with the experimental data in terms of compliance and the best model is specified. In addition, the history of important laboratory works in from 2000 to 2015, which are vital for validation are collected and presented. In fact, compliance biomechanical models with experimental results, shows the good biomechanical model. Finally, 6-DoF biomechanical model of human body for a sitting posture without backrest is introduced, which is utilized for investigating vibrations in vertical direction. Model parameters using genetic algorithms is obtained by minimizing the errors. This model is validated with the experimental results which presented by Boileau et al.The results demonstrated that the presented model has better compliance with the experimental data in compare with the previous models.
    Keywords: Vibration, Automotive Passenger, Biomechanical Model, Genetic algorithm
  • A. Mazidi *, B. Mirjalili, S. A. Fazelzadeh Haghighi Pages 257-264
    In this paper, flutter of an aircraft wing with a control surface is considered. The wing is modeled as an elastic cantilever beam and the control surface is assumed to be a rigid beam with limited length which is connected to the aircraft wing by two torsional springs. Hamilton's principle is used to obtain the equations of motion and boundary conditions of the wing and the control surface. To precisely consider the spanwise location of the control surface in the system governing equations the Heaviside function is used. Also, Theodorsen unsteady model is used to simulate the aerodynamic lift and moment. The resulting partial differential equations are transformed into a set of ordinary differential equations through the assume mode method. Then eigenvalue analysis is employed to determine the system stability boundaries and effects of different design parameters on the system aeroelastic behavior are studied. Numerical results show that increasing the length of the control surface and its distance from the wing root decreases the flutter speed. Furthermore, increasing the torsional stiffness of springs connecting the wing to the control surface increases the flutter velocity.
    Keywords: Aircraft wing, Control surface, Hamilton's Principle, Flutter
  • M. Masihtehrani * Pages 265-274
    In this research, the number of battery replacement during 10-years working time of e-motorcycle is concerned instead of the initial energy storage system price. The 10-years equivalent price of energy storage system is defined as initial price and the replaced battery prices during 10-years. The life model of battery is necessary for determination of the number of battery replacements during 10-years. The existence of UC in HESS improves the power specification, which increases acceleration performance and regenerative braking capacity. This moderates battery current and rises battery lifetime. In addition, the number of required battery replacements is decreased and the 10-years equivalent price of energy storage system will be reduced. The results show the optimum sized HESS has very good power specification. The 10-years equivalent price of HESS is about 3400 $ lower than conventional ESS price, while the initial price of HESS is about 840 $ higher.
    Keywords: Hybrid Energy Storage System, Battery Lifetime, Electric Motorcycle, Optimum Sizing, Powertrain Modeling
  • S. A. Mostafavi *, M. Soufi Pages 275-284
    The aim of this research is to investigate the effect of using disk oil skimmer in the water treatment units of refineries and to evaluate the performance and efficiency of these types of oil removers. Due to the lack of sufficient information on the design and construction of this equipment, an experimental prototype needed to be manufactured. Such a prototype has been constructed in Pars oil refinery to simulate and investigate the efficiency of oil disk skimmer. It was subjecte to different tests in order to study parameters such as disk material, oil temperature, optimum disk rotation and the distance of disk form rear barrier. The results indicate that aluminum disk with 12 rpm has higher efficiency and the more distance from rear barrier, the higher efficiency yields. Finally the use of disk oil skimmer is strongly recommended; although more research is needed for the design and fabrication of industrial-scale
    Keywords: Oil water separator, Disk oil skimmer, Efficiency improvement, Disk material, Disk rotation
  • A. H. Mosaffa *, L. Garousifarshi Pages 285-293
    In this work, a comparative study has been presented for the most common configurations of the CO2 supercritical single stage refrigeration cycle from energy, exergy, economic and environmental points of view. In order to find out the effects of degree of superheating, using an internal heat exchanger and using an expander instead of expansion valve on the performance of the supercritical CO2 refrigeration cycle, a thermo-economic analysis has been performed. The results show that the increasing of coefficient of performance of the cycle with dual expansion process is not considerable. Also, the use of an internal heat exchanger in a cycle by an expander is not beneficial. Moreover, using expander in basic cycle leads to an increase of 27.3 % in thermodynamic performance and a decrease of 16.1% in total cost rate. This cycle has the lowest penalty cost due to emission of CO2.
    Keywords: Supercritical refrigeration cycle, CO2, Energy, Exergy, Thermo-economic analysis
  • S. Malihi, Y. Tadi Beni *, H. Golestanian Pages 295-304
    In this study, the effect of nano scales, van der Waals intermolecular force and steretching effect on the torsion-bending coupled pull-in instability parameters of torsional nano-mirror by using higher order strain gradient theory have been considered. In this model, the modified strain gradient theory, governing equations of system are derived then instability variables such as pull-in angle, pull-in displacement and pull-in voltage versus geometric and material characteristics are investigated and obtained results compared with experimental results. Results show that van der Waals force have much effects on nano-mirror performance. Furthermore, it is found that influence of van der Waals force on the changes of pull-in variables of nano-mirror depends on bending-torsion stiffness ratio and neglecting van der Waals attraction may lead to considerable error during simulations of pull-in instability. Therefore steretching effect similar to van der Waals force could highly affects pull-in parameters for small-gap torsional mirrors that increased pull-in parameters of system. Interestingly, the present model is able to predict experimental results well and more accurately than previous classic models and reduce the gap between experimental results with previous theories.
    Keywords: Torsional nano-mirror, Electrostatic Force, van der Waals Force, Pull-in instability, Modified Strain Gradient Theory
  • D. Mirzaei *, M. A. Badri, A. R. Zamani Pages 305-314
    One of the essential subjects, affecting on submarine's performance is a comprehensive knowledge of its maneuverability and sensitivity to change hydrodynamic parameters. The hydrodynamic parameters are assessable by experiments which are directly related to geometric and environmental parameters. Since these coefficients are the result of the fluid-structure interaction, they have a degree of uncertainty and are not constants. The main objective of this paper is to evaluate the sensitivity of the hydrodynamic coefficient of a submarine to understand the its response to uncertainty of these coefficients. In this research, the dependence of hydrodynamic momemt to circular maneuverability diameter resulted by rudders was investigated. Furthermore, low sensitivity of drag coefficients against lift coefficients by control surfaces and submarine body were also considered. Increasing of lift coefficient related to maneuverability and decreasing the drag in slowness and stability of submarine are of the other outcomes.
    Keywords: sensitivity analysis, Hydrodynamic coefficient, maneuverability, Submarine, Euler-Newton Method
  • M. Nazari *, M. H. Kayhani, H. Mohamadzade Pages 315-323
    The intermolecular potential model of the lattice Boltzmann method is used to simulate the droplet formation and breakup process of mixing of immiscible fluids. The aim of this research is to investigate non-Newtonian droplet formation in Newtonian continuous phase in a co-flowing micro-channel. The dimensionless numbers such as Capillary and velocity ratio are the most important dimensionless numbers in determination of fluid flow characteristics in the micro-channel. The influences of capillary number, nonNewtonian index and velocity ratio are studied on the droplet formation. The final droplet size, droplet generation frequency and detachment point of the droplet are completely analyzed. The results reveal that with increasing the non-Newtonian index, the required time for detachment of the droplet and the formation length is decreased. Increasing the Capillary number leads to a reduction in the detachment length. The size of droplet is also decreased due to the reducing velocity ratio and Capillary number. Moreover, the effect of non-Newtonian index on the distance between the droplets is checked.
    Keywords: micro-channel, lattice Boltzmann method, non-Newtonian fluid, droplet
  • H. Nourmohammadi, J. Keighobadi * Pages 325-331
    The paper aims to develop a new algorithm to enhance the performance of the classic and traditional SINS/GPS navigation systems, particularly in attitude and heading angles estimation. A comprehensive algorithm is designed for utilization of AHRS navigation in the integrated inertial navigation system. State estimation method in the proposed algorithm contains two-step filter. The first filter is located out on the AHRS system and the orientation parameters are estimated. The outputs of this filter are fed into the SINS/GPS system. Then, the second filter is implemented and the position and velocity parameters are estimated. The performance of the proposed algorithm is assessed through vehicular test.
    Keywords: Integrated inertial navigation system, Low-cost navigation, AHRS system, State estimation, MEMS-grade inertial sensors
  • R. Nikoi *, N. Bani Mostafa Arab, A. A. Ghaderi Pages 333-339
    In this paper, ultrasonic lap welding process has been used for welding of standard specimens of polypropylene composites reinforced with glass fiber with 4 mm thickness. The tensile-shear strength and appearance properties of welds under was used different conditions of time, pressure and vibration amplitude and glass fiber content were investigated. To investigation the relationship between input variables and appearance properties of welds and weld strength, the response surface method to decrease the number of experiments and costs considering four factors at three levels. Based on experimental observations, effects of input parameters on appearance of welds were clearly evaluated. The results indicated that amplitude and pressure had the most and the least significant effect on the tensile-shear strength of these composites respectively. Best appearance condition of welds (which has least weld defects) was resulted at an amplitude of 33 µm, welding time of 0.4s, pressure of 1.5 bar and glass fiber content of 10%. Increase of welding pressure, time and glass fiber content in composites has negative effects on welds appearance status and causes weld defects increase.
    Keywords: Appearance of welds, Tensile-shear strength, Polypropylene composite, Glass fiber, Design of experiment
  • F. Vakili, Tahami, S. Saadatmand Hashemi, A. Rasoulian* Pages 341-350
    In this paper thermo-mechanical analysis for a rotating thick cylinder made of FGM is carried out. For this purpose, governing differential equations of the temperature and displacement distribution for the FGM cylinder have been developed assuming plane strain and axial symmetry. Then, by considering an exponential function form for the material property distribution of the FGM along the cylinder thickness; and, using analytical solution method, the governing differential equations for temperature distribution have been solved. Based on the calculated temperature distribution and governing differential equations for displacement the mechanical behavior of the cylinder has been investigated. Finally, according to the stress distributions for different rotating speed and internal pressure, the safety factors have been obtained and the optimum material distribution is determined.
    Keywords: Thermo-mechanical Analysis, Analytical Solution, Rotating Cylinder, Functionally Graded Material (FGM), Optimum Material Distribution
  • M. Honarmand *, M. H. Djavareshkian Pages 351-360
    In this research, fluid flow around a pitching airfoil in dynamic stall is simulated by numerical method and the most important impact of parameters on the aerodynamic forces are investigated. In this simulation, the geometry is NACA0012 airfoil. turbulent flow and dynamic grid was used. The basic equations are discretized based on the a control volume method and solved by the PIMPLE algorithm with an open source code, OpenFOAM. Reynolds number was 105 and SST K-ω model is used for modeling of turbulent flow. First, the results were compared and validated with experimental data. Then the effect of Reynolds number, reduced frequency, amplitude and airfoil thickness on the aerodynamic coefficients and dynamic stall location are investigated. The mentioned parameters on maximum lift coefficient, drag coefficient, the ratio of the aerodynamic coefficients and the dynamic stall have asignificant impact. However, these parameters dont have a significant impact on the slope of the lift coefficient curve. Among the above-mentioned parameters, the most important parameter that affects the ratio of the maximum lift to drag is the airfoil thickness and the most important parameter that plays a role in delaying the dynamic stall is reduced frequency. Also, the location of separation point and maximum aerodynamic forces depend on the flow pattern around airfoil.
    Keywords: Dynamic stall, Pitching motion, Aerodynamic, Unsteady, SSTk?? turbulence model
  • A. Fadaei *, S. Ashena Pages 373-377
    In this study the failure modes and loads for multi-pin joints of the unidirectional fiberglass epoxy composite laminates, using the finite element method and experimental tests have been analyzed. In addition, a pattern was introduced in which the pins were placed in the optimized positions by using artificial neural networks and genetic algorithm method. In the multi-pin joints, the variations of pitch to diameter ratio, width to diameter ratio and distance from the edge of the laminate to diameter ratio of pin have a significant impact on the connection failure. Due to the fact that there is not the exact solution for the failure of these kinds of laminates, for optimization in each case, the FE simulation was performed and for the optimization the results were fitted using the neural network method. The fitted model was used as input to the genetic algorithm. Considering the constraints of the problem and dimensional characteristics, the optimal pattern was presented when the failure occur later than the others. The difference between the experimental data and the finite element results was analyzed.
    Keywords: Maximum Multi-pin joints, Composite laminate, Finite element simulation, Neural network, Genetic algorithm