فهرست مطالب

مهندسی مکانیک - سال چهل و هفتم شماره 2 (پیاپی 79، تابستان 1396)

مجله مهندسی مکانیک
سال چهل و هفتم شماره 2 (پیاپی 79، تابستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/07/24
  • تعداد عناوین: 40
|
  • بهزاد اکبرزاده، حمید گرجی *، محمد بخشی جویباری صفحات 1-10
    خم کاری لوله کاربرد وسیعی در صنایع هواپیمایی و خودروسازی دارد. از مشکلات اصلی این فرآیند، چروکیدگی، پارگی و عدم پر شدگی قالب می باشد. چنانچه نسبت شعاع خم به قطر لوله (R/D) در فرآیند خم کاری بین 1 تا 5/1 باشد، خم کاری با روش های معمول قابل انجام نیست. بنابراین ارایه یک روش جدید در این راستا بسیار حائز اهمیت است. در این پژوهش، ابتدا لوله های انتها بسته و بدون درز با استفاده فرآیند های چند مرحله ای کشش عمیق و اتو کاری تولید شده است. سپس، فرآیند هیدروفرمینگ لوله های با مقطع مربعی و با نسبت (R/D) برابر یک، به صورت تجربی و شبیه سازی مورد بررسی قرار گرفت. نشان داده شده است که با استفاده از فرآیند جدید، امکان خم کاری لوله با مقطع مربعی و با نسبت پایین R/D=1 فراهم گردید. به علاوه، اثر فشار سیال و زاویه خم قالب بر توزیع ضخامت لوله در دیواره های داخلی، خارجی و جانبی ناحیه خم لوله مورد بررسی قرار گرفت. نشان داده شده است که با افزایش فشار، تغییر ضخامت در این دیواره ها افزایش می یابد. این افزایش در کاهش ضخامت، برای دیواره خارجی نسبت به دو دیواره دیگر بیشتر است. همچنین لوله در R/D=1، با چند زاویه خم مختلف شکل دهی شده است که با افزایش زاویه خم، فشار شکل دهی کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: خم کاری لوله، هیدروفرمینگ لوله، شبیه سازی اجزای محدود، لوله با مقطع مربعی
  • بهزاد بینش*، علی جزایری قره باغ، علیرضا فروغی صفحات 11-20
    در این پژوهش اتصال سوپرآلیاژ IN-738LC به روش فاز مایع گذرا با استفاده از فویل آمورف MBF-15 تولید شده به روش ریخته ریسی نوارهای عریض مورد بررسی قرار گرفت. فرایند اتصال در دماهای °C 1170-1130 و زمان های 60-5 دقیقه تحت اتمسفر خلاء انجام شد. نتایج بررسی های ریزساختاری نشان داد که فازهای یوتکتیک تشکیل شده در ناحیه انجماد غیر همدما (ASZ) ، ذرات بورایدی غنی از نیکل و کروم و سیلیسید نیکل می باشند و رسوبات ریز سیلیسید نیکل در اثر تحول حالت جامد در حین سرد شدن در زمینه محلول جامد γ رسوب می کنند. رسوبات بورایدی و کربو بورایدی غنی از کروم با مورفولوژی سوزنی و بلوکی شکل در ناحیه متاثر از نفوذ (DAZ) مشاهده گردید. میزان فازهای یوتکتیک و ترکیبات تشکیل شده در ناحیه مرکزی اتصال با افزایش زمان اتصال کاهش پیدا می کند. با انجام اتصال در دمای °C 1130 به مدت 30 دقیقه فرآیند انجماد همدما کامل شد اما برخلاف انتظار با افزایش دما به °C 1170، سرعت مرحله انجماد همدما کاهش پیدا کرد. با کامل شدن انجماد همدما و حذف ترکیبات بین فلزی ترد در ناحیه مرکزی اتصال، استحکام برشی افزایش پیدا کرد. تصاویر SEM سطح شکست برشی نمونه ها با انجماد همدمای کامل نشانگر شکست نرم و نمونه های دارای ناحیه انجماد غیر همدما نشانگر شکست ترد بود.
    کلیدواژگان: اتصال TLP، سوپرآلیاژ IN-738LC، فویل آمورف، انجماد همدما، ریخته ریسی نوارهای عریض
  • محمدحسن جوارشکیان*، سیداحسان صفوی صفحات 21-30
    در این تحقیق تاثیر تغییر جهت میدان مغناطیسی بر انتقال گرمای جابجایی توام در یک محفظه مربعی باز پرشده از نانوسیال آب-مس، به روش حجم محدود و توسط الگوریتم SIMPLE در حالت پایا و آرام بررسی شده است. دیواره کف حفره، گرم و سایر دیواره ها عایق هستند. سیال سرد از کانال بالای حفره، وارد شده و از سمت دیگر خارج می شود. در این تحقیق، اثر تغییر کسر حجمی، هارتمن، رینولدز، رایلی و ریچاردسون بر انتقال گرما و عدد ناسلت بررسی شده است. همچنین تغییر جهت میدان مغناطیسی روی رایلی، رینولدز و کسرحجمی های مختلف نسبت به عدد ناسلت مطالعه گردیده است. نتایج نشان می دهد، با افزایش کسر حجمی، رینولدز و رایلی بر میزان انتقال گرما افزوده می شود. در صورتی که با افزایش میزان ریچاردسون در رایلی ثابت و افزایش عدد هارتمن از مقدار ناسلت و انتقال گرما کم می گردد. نتیجه مهم دیگر اینکه هنگام اعمال میدان مغناطیسی افقی نسبت به میدان عمودی، انتقال گرما به مراتب کمتر است. عملکرد میدان های مغناطیسی هم راستا ولی غیر هم جهت بر کانتورهای دما، خطوط جریان و انتقال گرما کاملا مشابه است.
    کلیدواژگان: جابجایی توام، میدان مغناطیسی، نانوسیال، هیدرودینامیک مغناطیسی، حفره مربعی
  • حاج عبداللهی حسن، مریم حسن پور * صفحات 31-40
    در این مقاله یک سیکل ارگانیک رانکین همراه با بازیاب برای بازیافت گرمای اتلافی میکروتوربین مدل سازی و بهینه سازی شده است. دبی جرمی سیال عامل، کار خالص میکروتوربین، فشار تبخیر کننده، فشار خروجی توربین و بازده بازیاب به عنوان پارامترهای طراحی در نظر گرفته شده اند. چهار سیال شامل R123، R245fa، R22 و R134a انتخاب شده و به عنوان سیال کاری در سیکل مورد استفاده قرارگرفته اند. سپس الگوریتم NSGA-II (الگوریتم ژنتیک با مرتب سازی نا مغلوب) به منظور بیشینه سازی بازده حرارتی و کمینه سازی هزینه های کلی سالیانه (شامل هزینه سرمایه گذاری اولیه، هزینه سوخت و هزینه های محیطی) ، به کار گرفته شده است. نتایج طراحی بهینه به صورت یک دسته جواب به نام جبهه پارتو ارائه داده شده است. نتایج بهینه سازی نشان می دهند که بهترین سیال کاری، هم از نظر ترمودینامیکی و هم از نقطه نظر اقتصادی، R123 می باشد. نتایج بهینه R123 از نظر بازده ترمودینامیکی بهبود %7/3، %77/18 و %74/19 را به ترتیب نسبت به R245fa، R22 و R134a نشان می دهد. مقادیر فوق برای هزینه های کلی سالیانه به ترتیب %7/6، %10 و %24 به دست آمد. در کل، به نظر می رسد که سیالات با شیب منحنی بخار اشباع بی نهایت و مثبت، بازده حرارتی بالاتر و هزینه های کلی سالیانه کمتری دارند. به علاوه، با افزودن یک سیکل ارگانیک رانکین با بازیاب بازده حرارتی میکروتوربین که حدود %30 است به اندازه %12 افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: سیکل ارگانیک رانکین با بازیاب، میکروتوربین، بازده ترمودینامیکی، هزینه های کلی سالیانه، _ NSGA-II
  • سوران حسنی فرد*، مهدی مرسلی صفحات 41-46
    در این مقاله از تست خمش چهار نقطه ای جهت بدست آوردن مسیر رشد ترک در مواد تابعی مدرج استفاده شده است. نمونه‏های مورد آزمایش یک ماده‏‏ی تابعی مدرج از جنس آلومینیم و آلومینا می‏باشد. مقادیر فاکتور شدت تنش در مود یک و دو با روش انتگرال J و با کمک گرفتن از شبیه‏سازی عددی به دست آمده و از مقادیر به دست آمده ی KI و KII برای تخمین مسیر رشد ترک به وسیله‏‏ی معیارهای ماکزیمم تنش مماسی، گرادیان تنش معادل و min (KII) استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان داد که مقادیر بدست آمده از طریق معیارهای ماکزیمم تنش مماسی و min (KII) نزدیک مقادیر تجربی می باشد ولی نتایج حاصل از گرادیان تنش معادل تفاوت بسیاری با مقادیر تجربی دارد.
    کلیدواژگان: رشد ترک، شکست، مواد تابعی مدرج
  • محمد حسینی*، ملیحه افتخاری، مسلم صادقی گوغری صفحات 47-58
    در این مقاله، ارتعاشات آزاد و ناپایداری نانولوله های کربنی تک جداره حامل سیال با در نظر گرفتن اثرات غیریکنواختی پروفیل سرعت برای رژیم جریان آرام و مغشوش براساس تئوری الاستیسیته غیرمحلی بررسی شده است. غیر یکنواختی پروفیل سرعت بدلیل وجود اثرات لزجت سیال می باشد. معادلات حاکم به همراه شرایط مرزی براساس تئوری تیر اویلر-برنولی و با استفاده از اصل هامیلتون استخراج شده است. جمله مربوط به نیروهای گریز از مرکز در معادلات حرکت بدلیل پروفیل غیریکنواخت برای رژیم جریان لایه ای و رژیم جریان مغشوش اصلاح شده است. روش تبدیل دیفرانسیلی (DTM) برای حل معادلات دیفرانسیل حاکم بر مسئله استفاده شده است. در تحلیل ارتعاشی اثرات پارامتر غیرمحلی و پروفیل سرعت غیریکنواخت بر روی خواص ارتعاشی نانولوله های کربنی حامل جریان سیال برای شرایط مرزی مختلف بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که اثرات الاستیسیته غیرمحلی موجب افزایش فرکانس طبیعی و سرعت بحرانی سیستم می شود، در حالی که پروفیل سرعت غیریکنواخت موجب کاهش سرعت بحرانی و فرکانس طبیعی نانولوله در مقایسه با مورد مشابه با جریان یکنواخت می شود. اعتبار سنجی نتایج با مقایسه نتایجی که در تحقیقات پیشین بدست آمده است تایید گردیده است.
    کلیدواژگان: نانولوله کربنی، الاستیسیته غیرمحلی، جریان لایه ای، جریان مغشوش، روش تبدیل دیفرانسیلی
  • سید محمد حسینی *، بهزاد قاسمی، افراسیاب رئیسی صفحات 59-67
    هدف از مقاله حاضر، بررسی انتقال گرمای جابجایی طبیعی نانوسیال در یک محفظه مثلثی که یک تیغه نازک گرمازا داخل آن می باشد. نانوسیال مورداستفاده آب - مس است. معادلات حاکم به روش حجم کنترل جبری شده و بر اساس الگوریتم SIMLEP به طور هم زمان حل شده اند. تحقیق حاضر به بررسی اثر عدد ریلی، کسر حجمی نانوذرات، اندازه و موقعیت تیغه بر میدان جریان و آهنگ انتقال گرما در محفظه پرداخته است. بررسی ها نشان می دهد که افزایش کسر حجمی نانوذرات و عدد ریلی باعث افزایش انتقال حرارت می گردد. در اعداد ریلی پایین با نزدیک شدن تیغه به وتر مثلث انتقال گرما زیاد می شود ولی در ریلی های بالا رفتار یکسانی نشان نمی دهد. با افزایش طول تیغه انتقال گرما افزایش می یابد. نتایج نشان می دهند آهنگ انتقال گرما در اعداد ریلی بالا غالبا در تیغه عمودی نسبت به تیغه افقی بیشتر است، درصورتی که در اعداد ریلی پایین وضعیت افقی و عمودی تیغه گرمازا تاثیر اندکی بر آهنگ انتقال گرما دارد.
    کلیدواژگان: جابجایی آزاد، محفظه مثلثی، نانوسیال، تیغه گرمازا
  • عبدالرحمان دادوند *، اسعد علیزاده صفحات 69-77
    در مطالعه حاضر، دینامیک یک گلبول قرمز در میکروکانال دوبعدی ساده و میکروکانال دارای مانع پله ای، با استفاده از ترکیب روش شبکه بولتزمن و روش مرز غوطه ور شبیه سازی می گردد. گلبول قرمز به صورت یک مرز انعطاف پذیرغوطه ور در جریان سیال در نظر گرفته می شود. اثرات تغییر لزجت پلاسما بر حرکت و تغییر شکل گلبول قرمز بررسی شد. در ادامه حرکت گلبول قرمز دایروی در جریان پوازیه بررسی گردید. با توجه به این که گلبول در مرکز کانال قرار دارد و جریان متقارن محوری است بین نیروهای برآی عمل کننده از بالا و پایین روی گلبول، تعادل برقرار است. با عبور دادن گلبول از یک مانع پله ای در دو حالت گلبول طبیعی و گلبول با تغییر شکل پذیری پایین، مشاهده شد که گلبول طبیعی سرعت و تغییر شکل بیشتری دارد. به علاوه، به دلیل ضرایب کششی و خمشی پایین تر، گلبول طبیعی حرکت tank-treading را تجربه می کند در حالی که برای گلبول با تغییر شکل پذیری کم، حرکت tumbling اتفاق می افتد. نتایج حاصل با نتایج عددی موجود مقایسه گردید که تطابق نسبتا خوبی را نشان داد.
    کلیدواژگان: روش شبکه بولتزمن، روش مرز غوطه ور، گلبول قرمز خون، اندرکنش، میکروکانال با مانع پله ای
  • حمیدرضا رضایی آشتیانی*، پیمان شاهسواری صفحات 79-86
    رفتار تغییر شکل داغ مواد بدلیل وابستگی آن به تغییرات کرنش، نرخ کرنش و دما دارای پیچیدگی های قابل ملاحظه ای است و لذا پیش بینی رفتار ماده در این شرایط مشکل می باشد. هدف از این بررسی پیش بینی رفتار تغییر شکل داغ آلیاژ آلومینیوم 2030 با استفاده از یک شبکه عصبی مصنوعی توسعه یافته مناسب می باشد. برای این منظور از آزمایش های فشار داغ در محدوده دمایی بین 350 تا 500 درجه سلسیوس و در نرخ کرنش های بین 005/0 تا 5/0 بر ثانیه استفاده شد. با استفاده از نتایج تجربی حاصل از این آزمایشات، یک مدل شبکه عصبی پس انتشار پیش- سو جهت پیش بینی رفتار تغییر شکل داغ این آلیاژ توسعه داده شد که دمای تغییر شکل، لگاریتم نرخ کرنش و کرنش بعنوان ورودی و تنش سیلان به عنوان خروجی این شبکه عصبی در نظر گرفته شد. شبکه مورد استفاده شامل یک لایه مخفی متشکل از 12 نورون با تابع انتقال هلالی مماسی و الگوریتم آموزش لونبرک – مارکارت است. بررسی نتایج پیش بینی حاکی از همبستگی بسیار خوب بین نتایج تجربی و نتایج پیش بینی شده می باشد، که نشان دهنده توانایی بالای مدل شبکه عصبی مصنوعی توسعه یافته در پیش بینی سطوح تنش سیلان، و همچنین نواحی سخت شوندگی و نرم شوندگی دینامیکی در منحنی های تنش -کرنش می باشد.
    کلیدواژگان: تغییر شکل داغ، آلیاژ آلومینیوم 2030، شبکه عصبی مصنوعی، تنش سیلان
  • حسن ساقی * صفحات 87-93
    در این مقاله، جریان سیال درون حفره به صورت دو بعدی شبیه سازی شده است. به منظور مدل نمودن اثرات آشفتگی از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ و برای در نظر گرفتن اثرات زیر شبکه ای گردابه های کوچک، از مدل زیر شبکه اسماگورینسکی استفاده شده است. در این روش، ضریب اسماگورینسکی مقدار ثابتی بوده که می بایست به صورت تجربی مشخص شود. مقادیر پیشنهادی توسط سایر محققین در محدوده [0. 065-0. 25] است. در این تحقیق، شبکه های متمرکز و جابجا شده در تحلیل جریان درون حفره مورد استفاده قرار گرفته و نتایج برای مقادیر مختلف ضریب اسماگورینسکی با یکدیگر مقایسه شد. همچنین توزیع سرعت در قسمت های مختلف حفره مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه نتایج عددی نشان می دهد، مدلهای تهیه شده در این تحقیق با منظور نمودن ضریب اسماگورینسکی در بازه [0. 5-0. 7] با دقت خوبی قادر به شبیه سازی اینگونه مسائل هستند. همچنین استفاده از شبکه جابجا شده در مقایسه با شبکه متمرکز، به نتایج دقیق تری منجر می شود. با افزایش عدد رینولدز، گرادیان سرعت افقی و قائم در محل دیواره افزایش و در قسمت میانی حفره کاهش می یابد. همچنین شبکه های متمرکز و جابجا شده در اعداد رینولدز پائین نتایج نسبتا یکسانی در پیش بینی سرعت افقی و قائم در مرکز حفره ارائه می نمایند. اما با افزایش عدد رینولدز، نتایج به دست آمده توسط شبکه جابجا شده از دقت بیشتری برخوردار بوده و نیز گرادیان سرعت افقی و قائم در شبکه متمرکز کمتر از مقادیر پیش بینی شده توسط شبکه جابجا شده است.
    کلیدواژگان: شبیه سازی گردابه های بزرگ، جریان درون حفره، مدل زیر شبکه اسماگورینسکی، شبکه جابجا شده، شبکه متمرکز
  • مسعود سبزی *، صادق معینی فر، ابراهیم نجفی بیرگانی صفحات 95-102
    در این پژوهش، تاثیر عنصر آلیاژی تیتانیم بر رفتار خستگی فولاد هادفیلد مورد بررسی قرار گرفت. برای این کار، ابتدا 3 نمونه از فولاد هادفیلد (بدون تیتانیم، Ti%5/0 و Ti%1) توسط کوره القایی بدون هسته تهیه شد. سپس هر 3 نمونه تحت عملیات حرارتی آنیل در دمای °C1100 به مدت 2 ساعت قرار گرفتند. برای بررسی ریزساختار نمونه ها از متالوگرافی و برای بررسی سختی نمونه ها از سختی سنجی به روش ویکرز استفاده شد. برای بررسی رفتار خستگی از آزمون خستگی خمشی چرخشی در تنشهای 400، 500، 600 و MPa700 استفاده گردید. پس از پایان آزمون خستگی، از سطح نمونه های تست شده در تنش MPa400 توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی تصاویری تهیه شد. نتایج آزمونهای مورد استفاده نشان می دهد که با افزایش مقدار تیتانیم در ترکیب فولاد هادفیلد، رفتار خستگی بهبود می یابد. این امر بدلیل این بود که: 1- تیتانیم باعث افزایش مقدار کاربیدهای موجود در ریزساختار شده و ساختار ریزدانه تری ارائه داده بود. 2- تیتانیم با افزایش تعداد مرزدانه ها، مسیر رشد ترک را افزایش داده بود. بطوری که پس از مشاهده ی تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مشخص شد که نمونه ی بدون تیتانیم دارای بیشترین طول ترک خستگی و نمونه ی حاوی Ti%1 دارای کمترین طول ترک خستگی می باشد.
    کلیدواژگان: فولاد هادفیلد، رفتار خستگی، تاثیر تیتانیم، عملیات حرارتی آنیل
  • فهیمه سلمانی، عبدالامیر بک خوشنویس * صفحات 103-112
    در این تحقیق مدلی از مقاطع پره توربین باد با محور افقی از خانواده ایرفویل های موسسه انرژی های نو، شامل ایرفویل ریشه از نوعS823 ، در تونل باد مورد اندازه گیری قرار گرفته است. جهت اندازه گیری سرعت و شدت اغتشاشی از جریان سنج سیم داغ استفاده شده است. داده برداری ها در سرعت های 5، 5/7 و 12 متر بر ثانیه و زوایای حمله 0، 7، 10، 13 و 15 درجه و در موقعیت های 3، 2، 1، = انجام گرفته است. تاثیرات تغییرات زوایای حمله و اعداد رینولدز بر نواحی دارای نقصان سرعت، جریان اضافی (سرعت بیشتر از جریان آزاد) ، پروفیل سرعت و درصد شدت اغتشاشات دنباله بررسی شده است. نتایج حاکی از آنست که در فواصل نزدیک به لبه فرار ایرفویل (=) جریان دارای سرعت اضافی بوده و افزایش زاویه حمله موجب افزایش مقدار سرعت اضافی و افزایش عدد رینولدز موجب کاهش مقدار سرعت اضافی می شود و همچنین عدم تقارن پروفیل دنباله سرعت متوسط و افزایش ناگهانی منطقه ناحیه دنباله پروفیل سرعت متوسط در زاویای حمله بزرگتر از 10 درجه، دلیلی بر توسعه گردابه ها در ناحیه دنباله ایرفویل می باشد.
    کلیدواژگان: ایرفویلS823، شدت اغتشاش، زاویه حمله، عدد رینولدز، دنباله ایرفویل
  • رسول شعبانپور، رامین مهدی پور * صفحات 113-121
    دنیای امروز به دلیل اثرات مخرب و افزایش هزینه های نیروگاه های فسیلی بیش از پیش به دنبال انرژی های پاک و تجدیدپذیر است. انرژی های نو در رابطه با کاهش تولید CO2 و تخریب محیط زیست درسالهای اخیر جایگاه ویژه ای پیدا کرده و حتی در بعضی از موارد دارای توجیه اقتصادی بوده است. در این مقاله روش مدل سازی نیروگاه خورشیدی فرسنل خطی با گیرنده ذوزنقه ای متشکل از چندین لوله جاذب ارائه شده است. به کمک مدلسازی ارائه شده می توان عملکرد پارامترهای موثر بر این نوع نیروگاه ها را بررسی نمود. مدلسازی بر مبنای استفاده از مدلهای ترمودینامیک و معادلات تجربی با دقت بالا بوده است و با دارا بودن سرعت محاسبات بالا از خطای پایین برخوردار است. در این پژوهش به بررسی عملکرد چندین سیال عامل پرداخته شده است و عملکرد آن را در ماه های متفاوت سال و سیکل نیروگاه با دبی روغن متغیر و ثابت مورد بررسی قرار گرفته است. نحوه اعمال مدلسازی معرفی شده برای یک شرایط آب و هوایی مشخص (شهر یزد- ایران) معرفی شده و عملکرد روغنها بحث شده است. در این مقاله راندمان حرارتی،میزان بخار تولیدی،تلفات حرارتی و مصرف پمپاژ برای هر روغن مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته اند. در انتها مناسب ترین روغن برای شرایط تابشی شهر مورد نظر معرفی شده است. هم چنین روغن مناسب برای استفاده در فصل ها و اقلیم های مختلف معرفی و پیشنهاد شده است. طبق روش ارائه شده در این مقاله می توان عملکرد حرارتی نیروگاه فرسنل را برای هر منطقه بررسی نمود.
    کلیدواژگان: نیروگاه خورشیدی، نیروگاه فرزنل، روغن، مدلسازی حرارتی، گیرنده ذوزنقه ای
  • بهروز شهریاری*، میثم کشکولی صفحات 123-137
    دیسک های دوار در توربین های گاز زمینی و هوایی اعم از توربوجت، توربوفن، توربوپراپ و توربوجت در دماهای بالا، گرادیان های گرمایی شدید و سرعت های زاویه ای بالا کار می کنند. این شرایط کاری به ترتیب منجر به کاهش مقاومت ماده سازنده دیسک، افزایش سطح تنش های حرارتی و ایجاد نیروی گریز از مرکز بزرگ و به دنبال آن افزایش سطح تنش های شعاعی و محیطی می شود. بنابراین تحلیل حرارتی دیسک جهت ایجاد توزیع دما و انتقال گرمای مناسب با ایجاد مکانیزم خنک کاری کارا از اهمیت خاصی برخوردار است. در این تحقیق، مساله دیسک چرخان مطابق با واقعیت مدل می شود. مساله شامل دیسک و حفره چرخان به منظور خنک کاری سطح دیسک در نظر گرفته شده، سپس به کمک حل همزمان معادلات جریان و انرژی در نرم افزار Fluent به صورت عددی شبیه سازی شده است. نتایج توزیع سرعت، انتقال حرارت و توزیع دما به تفصیل توضیح داده شده و کانتورهای توزیع دما و تقریب چندجمله ای برای توصیف دمای دیسک بر حسب شعاع آن برای حالت های مختلف پرواز استخراج می شوند. همچنین یک تحلیل جامع روی پارامترهای موثر بر انتقال گرما و توزیع دمای مساله ارائه می شود. تقریب چندجمله ای پروفیل های دمای دیسک بر حسب سرعت دورانی امکان پیش بینی توزیع دمای دیسک را در هر سرعت چرخشی فراهم می کند. همچنین بر اساس نتایج این تحقیق، بحرانی ترین قسمت دیسک، شعاع بیرونی آن که تحت بیشترین تنش حرارتی-مکانیکی قرار دارد، تشخیص داده شد.
    کلیدواژگان: دیسک دوار، تجزیه وتحلیل حرارتی، شبیه سازی عددی، انتقال گرما و توزیع دما، حفره چرخان
  • پوریا شیرالی، مهرداد پورسینا*، شیدا محقق صفحات 139-148
    صدایی که در اثر درگیری چرخدنده ها ایجاد می شود از جمله آلودگی های صوتی موجود در صنعت می باشد. در پژوهش حاضر به شبیه سازی میزان فشار صدای تولیدی یک جفت چرخدنده مارپیچ درگیر پرداخته می شود. ابتدا توزیع تنش یک جفت چرخدنده مارپیچ به کمک نرم افزار المان محدود ABAQUS شبیه سازی می شود. سپس نتایج به دست آمده صحت سنجی و در مراحل بعدی پژوهش مورد استفاده قرار می گیرند. پس از آن فشار صدای تولیدی هنگام درگیری دندانه ها ی چرخدنده مارپیچ مدل سازی می شود. جهت صحت سنجی، میزان فشار صدای تولیدی به کمک رابطه تراز فشار صوت به دست آورده می شود و با تراز صدای استاندارد مقایسه می گردد. در این پژوهش به منظور کاهش صدای چرخدنده های مارپیچ درگیر به اصلاح پروفیل دندانه با استفاده از نرم افزار Kiss Soft پرداخته می شود. اصلاح پروفیل به روش های متعددی قابل انجام می باشد. در این پژوهش اصلاح پروفیل به دو صورت گرد کردن دندانه و اصلاح چرخدنده به روش برش کاری هاب زنی انجام می‏گردد. نتایج این تحقیق نشان می دهد که اصلاح پروفیل دندانه به روش گرد کردن بهترین نتیجه را از نظر کاهش صدا به همراه دارد.
    کلیدواژگان: چرخدنده مارپیچ، آکوستیک، تنش، اصلاح پروفیل
  • ولی علی میرزالو *، محمدرضا ابراهیمی خسروشاهی، وحید مدانلو صفحات 149-159
    در این تحقیق فرآیند شکل دهی غلتکی سرد مقاطع U شکل با روش اجزا محدود تحلیل شده است و تاثیر پارامترهای فرآیند بر کرنش طولی و برگشت فنری با استفاده از مدل رویه پاسخ بررسی شده است. سپس با استفاده از نمودارهای کانتوری، محدوده بهینه پارامترها استخراج شده است. مدل اجزای محدود با استفاده از نتایج تجربی مورد تایید قرار گرفته است. آزمایش های لازم با استفاده از طرح مرکب مرکزی طراحی شده است. قطر غلتک، سرعت خطی ورق ، فاصله و تعداد ایستگاه ها به عنوان متغیرهای ورودی و برگشت فنری و کرنش طولی پلاستیکی میانگین، به عنوان توابع پاسخ در نظر گرفته شده اند. نتایج بدست آمده نشان می دهد که روش رویه پاسخ با دقت قابل قبولی تاثیر پارامترهای ورودی بر توابع پاسخ را مدل سازی می کند. مطابق با مدل بدست آمده، افزایش تعداد ایستگاه ها و قطر غلتک ها منجر به افزایش دقت زاویه ای یا کاهش برگشت فنری و افزایش سرعت خطی ورق باعث افزایش برگشت فنری می شود. افزایش فاصله ایستگاه ها و قطر غلتک ها باعث کاهش کرنش طولی پلاستیکی میانگین و افزایش سرعت خطی ورق باعث افزایش کرنش طولی پلاستیکی میانگین می شود.
    کلیدواژگان: بهینه سازی شکل دهی غلتکی سرد، شبیه سازی، طراحی آزمایش، رویه پاسخ، نمودارهای کانتوری
  • احسان غلامیان کارکن، سید محمد سیدمحمودی *، وحید زارع صفحات 161-169
    یک سیستم ترکیبی جدید جهت تولید توان بر اساس گاز ساز، چرخه توربین گاز، چرخه کربن دی اکسید فرابحرانی و چرخه رانکین با سیال عامل آلی پیشنهاد شده و از لحاظ ترمودینامیکی تحلیل می شود. با استفاده از نرم افزار EES (حل گر معادلات مهندسی) سیستم ترکیبی جهت تعیین بازگشت ناپذیری ها در اجزا مختلف، به منظور تعیین نقاط ضعف سیستم، تحلیل اگزرژی می شود. در این راستا به اثرات زیست محیطی سیستم توجه شده و این پارامتر برای سه نوع نیروگاه متفاوت بر اساس چرخه های سازنده ی سیستم ترکیبی محاسبه می شود. برای درک بهتر کارکرد سیستم تاثیر تغییر متغیر های طراحی تاثیر گذار سیستم بر روی توان تولیدی و بازده قانون دوم ترمودینامیک بررسی می شود. با استفاده از نتایج مطالعه پارامتری عملکرد ترمودینامیکی سیستم بهینه سازی شده و پارامتر های بهینه تعیین می شوند. نتایج نشان می دهد که افزایش حداکثر دمای سیستم به میزان 300 درجه سلسیوس باعث 52/7 % افزایش بازده اگزرژی و 45/23 % افزایش توان تولیدی می شود. این در حالی است که نسبت فشار کمپرسور هوا 98/12 % افزایش و نسبت فشار کمپرسور چرخه کربن دی اکسید فرابحرانی مقدار ثابتی را در شرایط بهینه نشان می دهد. نتایج همچنین حاکی از این است که سیستم ترکیبی نسبت به سیستم توربین گاز دارای 07/10 % بازده بیشتر و 82/25 % تولید کربن دی اکسید کمتر می باشد.
    کلیدواژگان: گاز سازی زیست توده، چرخه ترکیبی، بهینه سازی، اثرات زیست محیطی
  • فاضل فاطمی، فرامرز آشنای قاسمی*، جواد بهشتیان صفحات 171-178
    در این تحقیق، تاثیر گرافن و گرافن اکسید بر روی خواص مکانیکی کامپوزیت اپوکسی-کولار بررسی شد. نانوکامپوزیت های اپوکسی-کولار-گرافن و اپوکسی-کولار-گرافن اکسید به صورت نانوکامپوزیت 4 لایه با الیاف کولار ساخته شدند. مطابق نتایج آزمایشات کشش و خمش، افزودن گرافن و گرافن اکسید به اپوکسی-کولار، منجر به افزایش مدول کششی، استحکام کششی، مدول خمشی و استحکام خمشی خواهد شد. بهینه ترین مقدار گرافن در ماتریس، 5/0% وزنی بود به طوری که نانو کامپوزیت ها بالاترین عملکرد مکانیکی را در این مقدار گرافن داشتند. در مقادیر بالاتر گرافن و گرافن اکسید (بالاتر از 5/0% وزنی) مقدار گرافن مازاد منجر به کلوخه شدن آن شده و انتقال تنش را با مشکل مواجه می کند. به طورکلی، بالاترین مدول الاستیک برای گرافن و گرافن اکسید مربوط به 1% وزنی بود. بالاترین استحکام کششی برای گرافن و گرافن اکسید مربوط به 5/0% وزنی بود. بالاترین مدول خمشی مربوط به 1% وزنی گرافن و گرافن اکسید بود. بالاترین استحکام خمشی در هر دو نانوکامپوزیت مربوط به 5/0% وزنی بود. ریخت شناسی نمونه ها با استفاده از مشاهدات SEMمشخصه یابی شد. بررسی میکروگراف های SEM نشان داد که گرافن وگرافن اکسید در 1% وزنی به صورت کلوخه درآمده و منجر به پراکندگی و تعاملات ضعیف می شود.
    کلیدواژگان: خواص مکانیکی، نانوکامپوزیت، گرافن، کولار، اپوکسی
  • مهدی فرهناک*، محمود فرزانه گرد، مهدی دیمی دشت بیاض صفحات 179-188
    در این تحقیق بر حسب میزان نیاز حرارتی، برودتی و توان مورد استفاده یک ساختمان نمونه خانگی اقدام به طراحی یک سیستم تولید همزمان توان، گرمایش و سرمایش (CCHP) شده است. با توجه به تغییر پارامترهای موثر در طراحی سیستم از جمله شرایط محیطی، تغییرات در بارهای گرمایش، سرمایش و برق در طی روزهای مختلف سال و… تعیین شرایط بهینه عملکرد سیستم تولید همزمان از اهمیت بسزایی برخوردار می باشد. بر این اساس، یک الگوریتم بهینه سازی برای پیدا کردن بهینه ترین عملکرد سیستم تولید همزمان براساس راندمان الکتریکی موتور (محرک اولیه) پیشنهاد شده بنحویکه هزینه سوخت مصرفی سیستم تولید همزمان به عنوان تابع هدف، در هر گام زمانی کمترین باشد. این الگوریتم برای ظرفیت های مختلف واحد تولید توان از 1 کیلووات تا 20 کیلووات به کار گرفته شد. نتایج الگوریتم پیشنهادی مشخص نمود که واحد تولید توان با ظرفیت 12 کیلووات، با 3/3 سال کمترین بازگشت سرمایه و واحد تولید توان با ظرفیت 5 کیلووات، با 57% بیشترین نسبت صرفه جویی در هزینه سوخت مصرفی را دارد.
    کلیدواژگان: الگوریتم بهینه سازی، سیستم تولید همزمان سرمایش، گرمایش و برق، موتور احتراق داخلی، ساختمان خانگی
  • صالح فلاح، بهزاد قدیری دهکردی * صفحات 189-194
    استفاده از مدل ردیف پره دوبعدی از جمله ساده سازی هایی است که برای کاهش حجم شبکه و در نتیجه زمان محاسبات عددی انجام می شود. انتخاب مدل کسکید برای راستی آزمایی نتایج، مدل سازی هندسه کسکید، مدل سازی میدان جریان، انتخاب شرایط مرزی مناسب، شبکه بندی صحیح و انتخاب حلگر توانمند از جمله چالش های شبیه سازی عددی جریان گذرصوتی عبوری از کسکید دو بعدی توربوماشین می باشد. این چالش ها منجر به سردرگمی پژوهشگران در شروع فرآیند تحقیق بر روی کسکید گذرصوتی توربوماشین ها می شود. در این مقاله، این چالش ها تشریح شده و راهکارهای مناسب برای هر یک توضیح داده می شوند. نتایج این پژوهش استفاده از الگوریتم کوپل فشارمبنا در جریان گذرصوتی توربوماشین ها را توصیه می کند. علاوه بر این، لزوم استفاده از شرط مرزی خروجی فشار ثابت در نزدیکی بیشینه راندمان و شرط مرزی دبی خروجی در نزدیکی استال اثبات شده است. عدم امکان کاربرد شرط تناوبی در اکثر کسکیدها از دیگر نتایج این تحقیق است.
    کلیدواژگان: چالش های شبیه سازی عددی، جریان گذرصوتی توربوماشین، کسکید دوبعدی
  • حسن قاسمی مبتکر *، یحیی عجب شیرچی، سیدفرامرز رنجبر، منصور مطلوبی صفحات 195-201
    یکی از بهترین اقدامات جهت ایجاد شرایط بهینه رشد گیاهان در داخل گلخانه ارائه مدل های دقیق برای کنترل شرایط داخلی گلخانه است. در این مطالعه با استفاده از مدل ریاضی میزان تابش کل خورشیدی (مستقیم، پخش و بازتابش شده از زمین) عبوری از پوشش یک گلخانه یک طرفه بدون گیاه واقع در دانشگاه تبریز محاسبه شد. همچنین با توسعه یک مدل دینامیکی انتقال گرما، دماهای داخلی گلخانه شامل دمای هوای گلخانه، دمای سطح خاک و دمای سطح داخلی گلخانه پیش بینی شد. ورودی های مدل شامل پارامترهای هواشناسی اندازه گیری شده و خواص ترموفیزیکی اجزای گلخانه بود. نتایج نشان داد که تبادل گرمایی سطح خاک بیشترین اثر را بر تغییرات دمایی هوای داخل گلخانه دارد. مقایسه نتایج حاصل از مدل با داده های اندازه گیری نشان داد برای هوای داخلی گلخانه، بین مقادیر اندازه گیری شده و پیش بینی شده همبستگی بالایی وجود دارد. ضریب همبستگی و میانگین درصد خطا برای این مدل به ترتیب برابر با 99/0 و 62/3-% به دست آمد. همچنین میانگین درصد خطا برای این داده ها 62/3-% به دست آمد نتایج همچنین نشان داد بخش اعظم تابش ورودی به داخل گلخانه از طریق تابش و همرفت به بیرون تلف می شود.
    کلیدواژگان: مدل دینامیکی، گلخانه یک طرفه، تابش خورشیدی، دمای هوای گلخانه
  • متین کرباسیون، مائده داناییان، مهدی محسنی* صفحات 203-211
    در این پژوهش، چهار نوع تکنولوژی که به عنوان محرک اولیه در سیستم های تولید همزمان استفاده می شوند، به صورت تئوری مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته اند. این محرک ها عبارتند از: پیل سوختی، میکروتوربین، موتور رفت و برگشتی و موتور استرلینگ که در شرایط یکسان تقاضای بار، بر اساس پارامترهای موجود و شاخص های معتبر طراحی سیستم مانند ذخیره انرژی اولیه، بازدهی خالص، بازدهی الکتریکی خالص، بازدهی گرمایی خالص، نسبت انرژی تجدیدپذیر و زمان کارکرد با یکدیگر مقایسه شده اند. علاوه بر محرک های اولیه مختلف، شاخص های مذکور برای هر دو نوع چیلر جذبی و تراکمی به همراه یک بویلر پشتیبان مورد ارزیابی قرار گرفته اند. بر همین اساس بهینه ترین حالت ها بر اساس تقاضای مصرف کننده مشخص و پیشنهاد شده اند.
    کلیدواژگان: تولید سه گانه، مقیاس میکرو، محرک های اولیه، بار پایه، حرارت پایه
  • سعید کاوس فر، حسین مهدوی مقدم *، اسماعیل اسماعیل زاده صفحات 213-221
    در این مقاله محرک پلاسما از نوع تخلیه با سد دی الکتریک، شبیه سازی عددی شده و میزان تاثیر آن بر میدان جریان هوا و دامنه حباب جدایش بررسی می شود. هندسه انتخابی برای تشکیل حباب جدایش یک سیلندر مستطیلی با لبه حمله گرد شده می باشد. مطالعه حاضر برای اعداد رینولدز با مرتبه 104 تا 105 انجام شده است. از پدیده های مهم و قابل توجه در این میدان جریان، وجود جدایش جریان در لبه حمله جسم مورد نظر می باشد، که اصطلاحا آنرا حباب جدایش گویند. یکی از پارامترهای بی بعد مساله، نسبت شعاع لبه حمله به ضخامت جسم می باشد که به ازای مقادیر مختلف آن، تاثیر محرک پلاسما بر دامنه حباب جدایش و نقطه بازچسبیدن جریان روی سطح جسم بررسی شده است. نتایج حاصل نشان می دهد در هندسه لبه تیز، اثر محرک پلاسما ناچیز می باشد، در حالیکه در هندسه با گوشه گرد شده محرک پلاسما تاثیر قابل توجهی بر ابعاد حباب جدایش دارد. این اثر با افزایش شعاع لبه حمله بیشتر می شود. پارامتر بی بعد دیگر نسبت سرعت القایی توسط محرک پلاسما به سرعت جریان آزاد می باشد که تاثیر زیادی بر دامنه حباب جدایش دارد.
    کلیدواژگان: جسم ضخیم، حباب جدایش، جریان سیال، محرک پلاسما، میدان الکتریکی
  • محمد کمری، بهمن اسدی * صفحات 223-231
    شبیه سازی جریان های آشفته یکی از مهم ترین مسائل مهندسی است که تا کنون مهندسان را با چالش جدی مواجه کرده است. شبیه سازی این نوع از جریان ها نیاز به هزینه و زمان محاسباتی زیادی دارد. ایرفویل ها در صنعت کاربردهای زیادی دارند که از جمله آن ها پره چرخانه توربوماشین ها و ملخ هواپیماها است. بررسی دو بعدی و سه بعدی جریان در اطراف ایرفویل ها که بسیاری از مشخصه های جریان را نشان می دهد حائز اهمیت است. در این مقاله سعی بر بررسی جریان تراکم پذیر برای حل بر مبنای چگالی حول ایرفویل دو بعدی و پروانه سه بعدی با همان مقطع برای حالت دو بعدی ایرفویل ثابت و ایرفویل دوار در حالت چرخش همراه با ورودی سرعت و استفاده از شبکه بندی متحرک برای حل ناپایا ایرفویل دوار و پروانه سه بعدی چرخش همراه با ورودی سرعت با استفاده از روش متوسط گیری زمانیRANS با مدل های Spalart-Allmara٬ RNG ٬ SST٬ RSM و مقایسه آن ها باهم شده است. برای ایرفویل دوار معادلات چرخش سیال با استفاده از برنامه نویسی C به جمله چشمه معادلات مومنتوم اضافه شده است. در مدل دو بعدی نمودارهای ضریب فشار و اصطکاک پوسته به علت اهمیت ویژه برای مدل های مختلف روش RANS برای زاویه های حمله مختلف و برای پروانه سه بعدی کانتور سرعت در طول پروانه و چگونگی تشکیل گردابه ها و استخراج شده است.
    کلیدواژگان: شبیه سازی عددی، تراکم پذیر، ایرفویل متحرک، لزج، روش، RANS
  • جعفر کیقبادی*، صدرا رفعت نیا، حسین نورمحمدی، محمدولی ارباب میر صفحات 233-238
    در این مقاله، به طراحی و پیاده سازی الگوریتم جدیدی بر مبنای کنترلر مدل پیش بین، به منظور کاهش خطای تخمین ارتفاع در کانال عمودی سامانه ی ناوبری اینرسی پرداخته می شود. در سامانه های ناوبری اینرسی ناپایداری کانال عمودی نه تنها سبب می شود که خطای اندازه گیری ارتفاع به صورت نمایی افزایش یابد، بلکه منجر به کاهش دقت در تخمین سایر متغیرهای حالت ناوبری نیز می شود. این موضوع اهمیت و ضرورت ارایه ی الگوریتمی کارآمد برای تخمین نسبتا دقیق ارتفاع را نشان می دهد. در این مقاله، ارتفاع سنج ترکیبی بارومتری-اینرسی برای کاهش خطای کانال عمودی سامانه ی ناوبری اینرسی ارایه می شود. هدف اصلی از طراحی الگوریتم کنترلگر مدل پیش بین این است که با وجود خطاهای اندازه گیری در حسگرهای ناوبری اینرسی، بتوان ناپایداری کانال عمودی را کنترل نموده و تخمین نسبتا دقیقی از ارتفاع ارایه کرد. به منظور پیاده سازی الگوریتم ارایه شده و صحه گذاری آن از تست خودرو استفاده می شود. نتایج حاصل از تست نشان می دهد که با استفاده از الگوریتم طراحی شده، دقت تخمین ارتفاع عمودی به میزان قابل توجهی افزایش خواهد یافت.
    کلیدواژگان: ارتفاع سنج ترکیبی بارومتری-اینرسی، سامانه ی ناوبری اینرسی، کنترلگر مدل پیش بین، ناپایداری کانال عمودی
  • لیلی گروسی فرشی*، احمد دوستی صفحات 239-246
    در این مقاله، استفاده از کمپرسور بین ژنراتور و چگالنده یک چرخه تبرید جذبی آب و لیتیوم بروماید به عنوان راهکاری جهت بهبود عملکرد چرخه، تحلیل شده و نتایج بدست آمده با نتایج چرخه تبرید جذبی ساده مقایسه شده است. در کار حاضر تاثیر تغییر پارامترهای مختلف سیستمها بر پارامترهای عملکردی مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. از آنجایی که پدیده کریستالیزاسیون در چرخه هایی که یکی از اجزای سیال عامل نمک است دارای اهمیت ویژه ای است، این پدیده در شرایط عملکرد مختلف چرخه ها بررسی شده و با مقایسه غلظت و دمای نقطه ورودی جاذب با خط کریستالیزاسیون محلول آب و لیتیوم بروماید، محدوده دمای ژنراتور برای جلوگیری از وقوع این پدیده در چرخه های مورد بررسی مشخص شده است. نتایج نشان می دهد که چرخه جذبی تراکمی در دمای پایین ژنراتور، هم از لحاظ قانون اول و هم از لحاظ قانون دوم ترمودینامیک عملکرد بهتری نسبت به چرخه جذبی ساده دارد. این بهبود ضریب عملکرد و بازده قانون دوم در برخی شرایط به ترتیب می تواند بیشتر از 100% و 70% باشد. با نسبت فشارهای بالاتر کمپرسور، چرخه جذبی تراکمی می تواند در دماهای پایین تر ژنراتور کار کند و این ویژگی چرخه تبرید جذبی تراکمی را در استفاده از منابع گرمایی دما پایین مانند گرماهای اتلافی، انرژی خورشیدی و زمین گرمایی توانمند می سازد.
    کلیدواژگان: انرژی، اگزرژی، کریستالیزاسیون، جذبی - تراکمی، لیتیم بروماید و آب
  • اسماعیل لکزیان *، مهدی کرمی، محمدحسن اکبری زاده صفحات 247-255
    این تحقیق با هدف تجزیه و تحلیل اثرات تابش در لایه مرزی آرام یک صفحه تخت ساکن با جریان با سرعت یکنواخت (جریان بلازیوس) و یک صفحه در حال حرکت با سیال ساکن (جریان ساکیادیس) انجام شده است. معادلات اندازه حرکت، انرژی و غلظت به روش تشابهی حل شده است. نتایج حل تحلیلی معادلات دمایی و غلظتی با داده های تحقیقات منتشر شده مقایسه و انطباق مناسب حاصل شده است. در این تحقیق برای اولین بار روابط تحلیلی برای عدد نوسلت و شروود در لایه مرزی آرام جریان بلازیوس همراه با تابش لایه ای می شود. اثرات تابش گرمایی بر روی لایه مرزی غلظت برای مقادیر مختلف عدد اشمیت و پارامتر تابش بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش پارامتر تابش و عدد اشمیت ضخامت لایه مرزی غلظت کاهش و گرادیان غلظتی افزایش می یابد، که این تاثیرات در جربان ساکیادیس بیشتر از جریان بلازیوس است. همچنین با افزایش پارامتر انتقال گرما ضخامت لایه مرزی غلظت و گرادیان غلظتی افزایش می یابد. نتایج این تحقیق می تواند در طراحی بهینه فرآیندهای با دمای بالا مانند توربین گاز، نیروگاه هسته ای و ذخیره سازی انرژی استفاده گردد.
    کلیدواژگان: حل تشابهی، غلظت، تابش گرمایی، انتقال گرما، جریانهای بلازیوس و ساکیادیس
  • مرتضی مرتضایی*، مرتضی یاری صفحات 257-264
    سیستم های تبرید و رطوبت زدای دسیکنت یکی از روش های نوین برای تبرید و تهویه مطبوع می باشد که در این روش با یک سری فعل و انفعالات رطوبت هوا حذف می شود و سپس هوا به واحد سرمایش فرستاده می شود، که با اینکار بار نهان حذف می گردد و در انرژی مصرفی صرفه جویی می شود. مهمترین قسمت این سیکل رطوبت زدای آن می باشد، دراین مقاله دو رطوبت زدای جریان مخالف و جریان موازی باهم مقایسه شده اند، برای این کار ابتدا معادلات حاکم بر انتقال حرارت و جرم نوشته شده اند و سپس این معادلات به صورت هم زمان حل گردیده اند. نتایج حاصل نشان می دهد که کارایی رطوبت زدا و آهنگ چگالش آب از جریان هوا در رطوبت زدای جریان مخالف از رطوبت زدای جریان موازی بیشتر است و برای سیزده مورد بررسی شده بیشینه اختلاف کارایی 45/6% و ماکزیمم اختلاف آهنگ چگالش 031/0 گرم بر ثانیه می باشد. لازم به ذکر است که محلول به کار رفته به عنوان دسیکنت مایع در این مطالعه لیتیم کلراید می باشد.
    کلیدواژگان: دسیکنت مایع، انتقال حرارت و جرم همزمان، رطوبت زدا، کارایی
  • مهدی محمودی، علی جلالی، امین امیری دلویی* صفحات 264-274
    در مطالعهحاضر به شبیه سازی جریان سیال غیرنیوتنی خون درون یک کانال دو بعدی دارای انسداد پرداخته شده است. از مدل سیال کاریو-یاسودا برای بررسی رفتار رقیق برشی خون استفاده گردیده است. روش شبکه بولتزمن غیرنیوتنی برای شبیه سازی عددی جریان خون بکار گرفته شده است. مدل سازی مرزهای منحنی مربوط به انسدادها با دقت مرتبه دو انجام پذیرفته است. نتایج عددی حاصل از حل با نتایج مربوط به سیال غیرنیوتنی کاریو-یاسودا در یک کانال دو بعدی مقایسه گردیده و با موفقیت اعتبار سنجی شده است. آنالیز شبکه برای نشان دادن استقلال روش عددی با استفاده از سه شبکه با اندازه های مختلف انجام شده است. به منظور بررسی اثر وجود انسداد روی پارامتر های مختلف موثر در جریان نظیر سرعت، فشار و ضریب پسا، پروفیل ها و کانتورهای مربوطه ترسیم شده اند. نتایج نشان می دهد که افت فشار در نواحی پس از گرفتگی ها قابل ملاحظه خواهد بود. شکل گیری ساختار های گردابی پس از انسدادها که نشان دهنده حرکت چرخشی سیال در این محل ها با وجود غیرنیوتنی و آرام بودن جریان خون است، از دیگر نتایج این مقاله است.
    کلیدواژگان: روش شبکه بولتزمن، سیال غیرنیوتنی، سیال خون، مدل کاریو-یاسودا، انسداد
  • ریحانه مسرور، پوریا امیدوار * صفحات 275-282
    هدف از این پژوهش بررسی اثرات محیط متخلخل بر ترمودینامیک جریان در کانال با مانع مربعی کاملا متخلخل به کمک روش شبکه بولتزمن می باشد. به منظور شبیه سازی انتقال حرارت در محیط متخلخل، از مدل عمومی برینکمن– فورچیمر در مقیاس REV همراه با تابع توزیع دوگانه استفاده می گردد. در ابتدا به منظور اعتبارسنجی شبیه سازی انتقال حرارت در محیط متخلخل، انتقال حرارت در کانال ساده و کانال با مانع مربعی شبیه سازی می شود و نتایج حاصل از توزیع ناسلت بر روی اضلاع مختلف مانع با پژوهش پیشین مقایسه می گردد. در ادامه برای اعتبار سنجی روش مورد استفاده در شبیه سازی محیط متخلخل، انتقال حرارت درون کانال کاملا متخلخل شبیه سازی شده و نتایج بدست آمده با نتایج حاصل از پژوهش های پیشین ارزیابی می گردد. در نهایت جریان و انتقال حرارت درون کانال با مانع مربعی کاملا متخلخل شبیه سازی شده و اثرات پارامترهای محیط متخلخل مانند نفوذپذیری و همچنین اثر عدد رینولدز بر انتقال حرارت جریان بررسی می گردد. نتایج نشان می دهند که با افزایش نفوذپذیری و همچنین عدد رینولدز، انتقال حرارت افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: روش شبکه بولتزمن، نفوذ پذیری، تخلخل، مدل عمومی برینکمن  فورچیمر
  • یوسف ملاپور، حشمت الله حقیقت * صفحات 283-293
    در این مقاله، فرآیند کشش ورق های ساندویچی متقارن با قالب گوه ای شکل، با استفاده از تابع جریان و به روش کرانه بالایی تحلیل شده است. ورق ساندویچی دارای سه لایه فلز بوده که ضخامت و جنس لایه های خارجی یکسان و متفاوت با لایه ی داخلی می باشند. در مقاله حاضر یک مدل تغییر شکل ارائه شده که در آن مرزهای برشی ورودی و خروجی نواحی تغییر شکل، انعطاف پذیربوده و اثر کارسختی مواد لایه های تشکیل دهنده ورق، لحاظ شده اند. بر اساس تابع جریان پیشنهادی، میدان سرعت، نرخ کرنش ها و توان ها محاسبه شده اند. شکل هندسی بهینه نواحی تغییر شکل لایه های داخلی و خارجی و نیروی کشش لازم برای انجام فرآیند، بر اساس شرایط فرآیند محاسبه شده اند. هم چنین نتایج تحلیل شامل نیروی کشش و ضخامت لایه ها در خروجی قالب با نتایج به دست آمده از شبیه سازی اجزا محدود مقایسه شده اند. مقایسه نتایج تحلیلی با نتایج به دست آمده از شبیه سازی تطابق مناسبی را نشان داده اند. در پایان نیز تاثیر ثابت اصطکاک و درصد کاهش ضخامت بر نیروی کشش و زاویه ی بهینه ی قالب بررسی شده اند.
    کلیدواژگان: کشش ورق ساندویچی، کارسختی، ناحیه تغییر شکل
  • محمد ملاعلی پور* صفحات 295-302
    در این مقاله ورق های دایره ای و حلقوی مدرج تابعی با تغییرات پله ای ضخامت بررسی گردیده اند. تحلیل خمشی بوسیله یک حل دقیق جدید و بر اساس تئوری برشی مرتبه اول برای ورق های پله ای با شرایط مرزی مختلف انجام شده است. ورق های پله ای به چندین بخش با ضخامت ثابت تقسیم گردیده اند. معادلات حاکم برای هریک از قسمت ها بصورت مجزا نوشته شده، سپس شرایط پیوستگی مربوط به جابجایی ها و نیروها در بین بخش های مختلف اعمال شده است. براساس حل دقیق ارائه شده، ورق های نامتقارن عرضی متشکل از قسمت های پله ای متنوع قابل تحلیل می باشد. بارگذاری بر روی هر قسمت دلخواهی از ورق می تواند اعمال شود. خواص مکانیکی هر یک از قسمت ها می تواند متفاوت باشد. همچنین نحوه تغییرات خواص برای هر قسمت می تواند بصورت مجزا در نظر گرفته شود. با توجه به اینکه نتایج تحلیل خمشی برای ورق های دایره ای یا حلقوی پله ای تاکنون گزارش نشده است بنابراین دقت نتایج حاصل از حل دقیق پیشنهادی با مقایسه آنها با نتایج حل المان محدود سه بعدی استخراج شده توسط نرم افزار ABAQUS بررسی شده است. مطابقت مناسبی بین نتایج حل دقیق ارائه شده و نرم افزار آباکوس قابل مشاهده است.
    کلیدواژگان: ورق های پله ای، حل دقیق، تحلیل خمشی، تئوری ورق
  • محمدکاظم مویدی*، احسان جباری، محمد مهدی هاشمی پرپنچی صفحات 303-312
    امروزه با خشک شدن تالاب ها، سوزاندن سوخت های فسیلی و مواردی از این دست، وقوع پدیده ی ریزگردها شدت گرفته است. جدای از پیامد های آلایندگی زیستی و فنی ریزگردها، آنها تبعات روانی و اجتماعی نیز دارند. در پژوهش حاضر مدل سازی پخش ریزگردها با استفاده از شبیه سازی عددی انجام شده است. اثرات تغییر شرایط پیرامونی و معماری ساختمان با ترسیم خطوط جریان و میدان فشار و نیز محاسبه ی غلظت ریزگرد ها در ترازهای مختلف و در تمام حالات مورد بررسی قرار گرفته است. پس از بررسی نتایج مشخص شد از میان پنج ناحیه ی تعریف شده در اولین مدل ساخته شده کدام نواحی مکان های مناسب تری برای دوری از ریزگردها هستند. سپس نتایج نشان داد که معماری ساختمان اثر قابل توجهی در توزیع ریزگرد ها در اطراف ساختمان دارد. همچنین با مطالعه نتایج مشخص شد که با نزدیک شدن هر چه بیشتر به سطح زمین، تغییرات غلظت ریزگردها همراه با نوسان هایی با دامنه ی بزرگتر بوده و تفاوت های معماری در غلظت ریزگرد ها در ارتفاع های پایین تر اثر بیشتری دارد. نتایج نشان داد در مدل سازی معماری ساختمان موجود هنگامی که درب ورودی باز باشد نسبت به وقتی که درب بسته است انباشت گرد و غبار کمتر است. در این پژوهش از الگوی های مبتنی بر دینامیک سیالات محاسباتی و مدل عددی توسعه یافته برای نرم افزار تجاری Ansys جهت شبیه سازی میدان جریان و انتقال ذرات آلاینده استفاده شده است.
    کلیدواژگان: غلظت ریزگرد ها، شبیه سازی عددی، فازگسسته، مدل های هندسی، معماری ساختمان
  • فرید وکیلی تهامی *، فرامرز طلعتی، افشین عباسی، سید سعید شریفی صفحات 313-322
    مواد هدفمند کامپوزیت هایی غیر همگن هستند که معمولا از ترکیب فلز و سرامیک تولید می شوند ودارای خواص منحصر به فرداز جملهمقاومت بالا در مقابل تنش های حرارتی و مکانیکی، عدم لایه لایه شدن و تمرکز تنش پایین می باشند. در این تحقیق، رفتار حرارتی-مکانیکی مخزن کروی ساخته شده از ماده هدفمند بررسی شده است که سطوح داخلی و خارجی آن به ترتیب آلومینا و آلومینیم می باشند و توزیع مواد از قانون توانی در راستای شعاعی تبعیت می کند. جداره داخلی مخزن تحت بار حرارتی متناوب و فشار ثابت می باشد و به دلیل برتری روش دوهامل در بررسی مسائل با شرایط مرزی متناوب زمانمند، از ترکیب این روش و گسسته سازی در حل مساله استفاده شده است. نتایج حاصل با نتایج عددی بر مبنای روش اجزاء محدود مقایسه شده که تطبیق خوبی مشاهده شده است. تغییرات تنش ترمومکانیکی در مخزن مورد بررسی قرارگرفته و اثر فرکانس تغییرات دمای سیال داخل مخزن بر دامنه تنش ها و کرنش ها در جداره آن بررسی شده است. بر اساس نتایج، به ازای محدوده فرکانس خاصی از بار حرارتی، مقادیر دامنه تنش افزایش قابل ملاحظه ای دارند که می باید در طراحی مد نظر قرارگیرد. در فرکانس های بالاتر از این محدوده بحرانی، دامنه تنش ها و کرنش ها به صفر میل می کند. علاوه بر آن نشان داده شده است که فرکانس بحرانی مخزن با افزایش ضخامت جداره کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: مخزن کروی، ماده هدفمند، روش دوهامل، بار حرارتی سیکلی
  • میریوسف هاشمی*، بهزاد فکور صفحات 323-332
    در این تحقیق برای حل جریان غیر لزج ماوراء صوت از روش بدون شبکه مبتنی بر روش کمترین مربعات خطا و سری تیلور استفاده شده است. به منظور پایدارسازی حل و جلوگیری از نوسانات ناخواسته خصوصا در همسایگی موج ضربه ای از جملات مشتقات مرتبه دوم و چهارم به عنوان استهلاک مصنوعی استفاده شده است. در این تحقیق فرض شده است که واکنش های شیمیایی صورت گرفته در اثر بالا رفتن دما به صورت تعادلی بوده و از نمودارهای استخراج شده برای تخمین نسبت گرمای ویژه استفاده گردیده است. برای گسسته سازی زمانی معادلات حاکم از روش صریح چهار مرحله ای رانگ-کوتا استفاده شده و برای تسریع همگرائی از روش هموارسازی مانده ها و گام زمانی محلی استفاده شده است. نتایج حاصل از حل با روش بدون شبکه با نتایج روش حجم کنترل با توزیع نقاط یکسان مقایسه شده است و مقایسه ها نشان میدهد که استفاده از روش بدون شبکه در مقایسه با روش حجم محدود دارای همگرایی بهتر و زمان محاسباتی کمتری است. همچنین استفاده از مدل گاز واقعی و اثرات گاز داغ به جای استفاده از مدل گاز ایده آل منجر به محل دقیق موج ضربه ای می شود و توزیع دما و فشار پشت موج ضربه ای با واقعیت تطابق بهتری دارد.
    کلیدواژگان: روش بدون شبکه، جریان ماوراء صوت، گاز داغ، روش کمترین مربعات، استهلاک مصنوعی
  • محمد امین رعنایی، حمید بهلولی، خلیل خلیلی صفحات 333-342
    هدف از این مطالعه بررسی تاثیر مقدار کرنش اعمالی در هر مرحله از فرآیند اکستروژن در کانال­های هم مقطع زاویه دار (ECAP) بر روند تکامل استحکام  مکانیکی (دستیابی به استحکام­های بیشتر) مس خالص تجاری تولیدشده با این روش است. از آنجایی که زاویه­ی برخورد کانال­های هم مقطع، عامل اساسی و تعیین کننده­ی مقدار کرنش اعمالی است که در هر مرحله از فرآیند ECAP به وقوع می­پیوند، دو قالب یک پارچه با زاویه­ی انحنای خارجی °37 ~و زوایای برخورد ( ) °90 و°110 طراحی و ساخته شدند. کرنش اعمالی طی هر مرحله از فرآیند ECAP توسط قالب °110  در مقایسه با قالب °90  به مقدار 25 درصد کمتر است. مس خالص تجاری تحت شرایط یکسان و حداکثر تا 8 مرحله در دمای محیط درون هر دو قالب تحت فرآیند ECAP قرار گرفته و سپس خوصیات مکانیکی حاصل شده توسط آزمون سختی و فشار در دمای محیط اندازه گیری و تغییرات آنها گزارش شده است. نتایج حاصله نشان دادند که، حداکثر سختی و استحکام ماده­ی تولیدشده توسط قالب °90  با اعمال پنج مرحله فرآیند ECAP به دست آمده و مقدار آن به ترتیب برابر HB9/74 و MPa390 اندازه گیری گردید. از طرفی خواص مکانیکی مطلوب تری در ماده­ی تولیدشده توسط قالب °110  مشاهده شده به طوری که حداکثر سختی برابر HB5/77 (حدود 51 درصد نمونه اولیه) و استحکام برابر MPa424 (حدود 63 درصد نمونه اولیه) پس از 8 مرحله انجام فرآیند ECAP بر روی مس خالص تجاری به دست آمد. با توجه به نتایج به دست آمده، می­توان اذعان داشت که با کاهش کرنش اعمالی به میزان 25 درصد در هر مرحله از فرآیند ECAP و افزایش مراحل آن، می­توان به استحکام­های بیشتر  در مس خالص تجاری دست یافت.
    کلیدواژگان: تغییر شکل پلاستیک شدید، اکستروژن در کانال های هم مقطع زاویه دار، تکامل استحکام مکانیکی، کرنش معادل، مس خالص تجاری
  • رسول محرمی، بهمن علی نژاد صفحات 343-350
    جوشکاری به روش TIG یکی از فرآیند های مهم در ایجاد اتصالات دائمی و تعمیر با کیفت در سازه های فلزی به ویژه در تجهیزات صنایع نفت و گاز و هوافضا است. کیفیت به مقدار بسیار زیادی وابسته به انتخاب صحیح متغیرهای جوشکاری بوده و در صورت عدم انتخاب مقادیر بهینه، فرآیند ساخت همراه با مشکلات احتمالی و افزایش هزینه ها خواهد بود. در این مقاله هدف انتخاب پارامترهای بهینه جوشکاری TIG به منظور رسیدن به حداکثر استحکام مکانیکی اتصال و فلز جوش است. شدت جریان، سرعت جوشکاری، دبی گاز و قطر فیلر به عنوان متغیرهای مهم تاثیرگذار انتخاب شده و با طراحی آزمایش های مورد نیاز، بعد از ساخت نمونه های جوشکاری شده، بررسی تجربی استحکام انجام شده است. در این پژوهش از روش تاگوچی جهت طراحی و بهینه سازی و همچنین از روش های آماری برای اعتبار سنجی داده ها استفاده شده است. طبق نتایج در جوشکاری فولاد A516 به SS316 استفاده از جریان 110 آمپر ، قطر الکترود 5/2 میلیمتر، دبی گاز 5/12 لیتربردقیقه و سرعت 190 میلیمتر بر دقیقه، استحکام جوش با افزایشی در حدود 15 درصد به بیشینه مقدار خود رسیده است.

    کلیدواژگان: جوشکاری تعمیری، غیر همجنس، بهینه سازی، روش تاگوچی، روش های آماری
  • مدل سازی فوم های آلومینیومی جهت جذب ضربه در ساختارهای چند لایه
    رضا حصاری *، سید یوسف احمدی بروغنی صفحات 353-358
    در پژوهش حاضر، شش پیکربندی محافظتی چند لایه در نرم افزار ABAQUS مدل سازی شده است. سه تا از پیکربندی ها شامل یک صفحه برخورد فولادی و یک صفحه سرامیکی است و در سایر مدل ها در میان این دو صفحه، یک لایه فوم آلومینیومی تولید شده توسط جهاد دانشگاهی مشهد با ضخامت های مختلف، لحاظ شده است. برخورد پرتابه ای با سرعت مشخص به این پیکربندی ها مطالعه شده تا تاثیر حضور فوم آلومینیومی در برخوردهای با سرعت بالا و جذب انرژی مورد بررسی قرار گیرد. از مدل آسیب جانسون-کوک برای مدل سازی رفتار پلاستیک در فولاد (صفحه برخورد و پرتابه) استفاده شده و برای مدل سازی رفتار فوم آلومینیومی از مدل فوم ضربه پذیر له شونده در نرم افزار آباکوس استفاده شده است. در پایان مشاهده شد که پیکربندی دارای فوم آلومینیومی با افزایش جرم 4/28 درصدی، در جذب تنش های اعمالی به صفحه سرامیکی نقش بسزایی داشته و علاوه بر میرا نمودن تنش های اعمالی، بیشینه این تنش ها را در مقایسه با ساختار بدون فوم، تا بیش از 50 برابر کاهش داده است.
    کلیدواژگان: فوم فلزی، مدل آسیب جانسون، کوک، فوم ضربه پذیر له شونده، جاذب انرژی، تنش پایا
  • کنترل هواپیما در مرحله فرود در حضور اغتشاشات ناشی از بارهای آیرودینامیکی توسط کنترل کننده مد لغزشی بهینه
    حامد خراطی شیشوان*، امیر محدودی صفحات 359-365
    در این مقاله یک سیستم کنترل مد لغزشی برای سیستم فرود خودکار هواپیما با دینامیک خطی شده بر اساس تنظیم کننده های خطی مرتبه دوم در حضور اغتشاشات ناشی از بارهای آئرودینامیکی طراحی شده است. در سیستم کنترل مد لغزشی برای به دست آوردن قانون کنترلی نیاز به معکوس پذیری ماتریس ورودی هست، اما در اکثر سیستم های واقعی به دلیل برابر نبودن تعداد ورودی ها با تعداد حالت های سیستم این ماتریس مستطیلی است. به همین دلیل باید از روش های خاصی برای معکوس سازی ماتریس ورودی استفاده کرد اما روش های موجود برای معکوس پذیری ماتریس های مستطیلی اغلب یا به دلیل بزرگی ابعاد سیستم قابل پیاده سازی نیست و یا امکان کنترل مطلوب تمام متغیرهای حالت میسر نمی گردد. در مقاله حاضر از یک نوع تبدیل ماتریسی برای مربعی سازی ماتریس ورودی استفاده خواهد شد که بر مبنای تنظیم کننده های خطی مرتبه دوم عمل می کند و عملکرد سیستم کنترلی را به شکل چشمگیری بهبود می بخشد. اما در این روش نامعینی ها و اغتشاشات خارجی در نظر گرفته نشده است. ازاین رو روش تبدیل ماتریس را برای سیستم های دارای نامعینی و اغتشاشات خارجی گسترش داده شده است. مدل مورد مطالعه ،یک مدل خطی شده از هواپیما بوئینگ 747 در مرحله فرود در مواجه با باد برشی است. مسیر کامل پرواز در مرحله فرود شامل دو فاز سرش با شیب ثابتو پاشنه نشینی است، که هواپیما باید این مسیر را در حرکت طولی به عنوان مسیر مرجع تعقیب کند که شامل پروفیلی از خط مستقیم و منحنی نمایی است که در طول این مسیر ارتفاع خود را کاهش می دهد.
    اما در این روش نامعینی ها و اغتشاشات خارجی در نظر گرفته نشده است. ازاین رو روش تبدیل ماتریس را برای سیستم های دارای نامعینی و اغتشاشات خارجی گسترش داده شده است.
    کلیدواژگان: کنترل مد لغزشی، معکوس پذیری، تنظیم کننده خطی مرتبه دوم، فرود هواپیما، اغتشاشات آئرودینامیکی، مسیر پروازی، تعقیب
  • مدل سازی ناپایداری های آیرودینامیکی جریان در موتورهای هوایی
    جابر رگنی لموکی*، نوذر اکبری صفحات 367-371
    به دلیل وجود ناپایداری های آیرودینامیکی، عملکرد مطلوب کمپرسور ها تنها در ناحیه محدودی اتفاق می افتد، لذا دانش بیشتر نسبت به این ناپایداری ها امری ضروری به نظر می رسد. در این تحقیق، ناپایداری آیرودینامیکی کمپرسورها، به روش تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور از معادلات پایستاری جرم، ممنتوم و انرژی استفاده شده و پس از یک سری فرضیات، با تشکیل ماتریس مربوط به معادلات و بررسی مقادیر ویژه آن، تاثیر پارامترهای موثر در پایداری آیرودینامیکی، مورد ارزیابی قرار می گیرد. این روابط در نرم افزار MATLAB، کدنویسی شده است و با اعمال مشخصات هندسی و خصوصیات جریان تاثیر پارامترها مهم روی پایداری آیرودینامیکی موتور بررسی شده است. با توجه به نتایج به دست آمده، مشاهده می شود که این پدیده هنگامی اتفاق می افتد که کمپرسور قادر به تولید هد کافی برای غلبه بر مقاومت پایین دست خود نمی باشد و یا بطور ساده تر فشار خروجی تولیدی توسط کمپرسور کمتر از فشار پایین دست آن است. در این حالت، یک حرکت رفت و برگشتی (سیکلی) در جریان گاز ایجاد خواهد شد و همینطور ناتوانایی کمپرسور در غلبه بر اغتشاشاتی است که ممکن است پیرامون نقطه عملکرد آن پدید آید، که می تواند با عث ایجاد ناپایداری در آن شود. در ادامه اثرات کاهش جریان جرمی عبوری از کمپرسور، افزایش نسبت طول مجرای بالادست کمپرسور به طول داکت پایین دست آن، افزایش حجم پلنوم و همچنین افزایش سطح مقطع جریان عبوری از کمپرسور در پایداری سیستم مورد بررسی قرر گرفت. نتایج به دست آمده، با نتایج حاصل از مطالعات پیشین مقایسه شده و همسویی خوبی بین نتایج مشاهده شده است.
    کلیدواژگان: موتورهای هوایی، کمپرسور، سرج، واماندگی دورانی، ناپایداری آیرودینامییکی
|
  • B. Akbarzadeh, A. H. Gorji *, M. Bakhshi Jooybari Pages 1-10
    Tube bending is widely used in the aerospace and automotive industries. Of the main difficulties of this process are wrinkling, rupture and incomplete filling of the die. If the ratio of the bend radius to tube diameter (R/D) in the bending process is between 1 and 1.5, the bending cannot be performed by conventional methods. Therefore, it is important to develop a new technique in this respect. In this study, at first, closed-end seamless tubes were produced by multistage deep drawing and ironing processes. Then, the proposed hydroforming process of square cross-section tubes with the ratio of R/D=1 has been examined experimentally and by FEM. It is illustrated that the square cross section tubes with low R/D can successfully be produced by the developed technique. In addition, the effect of internal fluid pressure and die bend angle on the thickness distribution of the inner, outer and lateral walls of the bending area has been investigated. It is shown that with increasing the pressure, the thickness of the inner, outer and lateral tube walls increases. The reduction in the thickness is much greater for the external wall. The tube in the R / D = 1 was formed with multi of bending angles. The results exhibit with increasing the bending angle, the pressure of forming was decreased.
    Keywords: Tube Bending, Tube Hydroforming, Finite Element Simulation, Square Section
  • B. Binesh *, A. Jazayeri Gharehbagh, A. R. Foroughi Pages 11-20
    In this research, the TLP bonding of IN-738LC nickel based superalloy was studied using MBF-15 amorphous foil produced by planar flow casting process. The bonding process was performed at 1130-1170 °C for 5-60 min under vacuum atmosphere. Microstructural examinations revealed that the eutectic phases formed in non-isothermal solidified zone (ASZ) are Nickel and Chromium rich borides and Nickel silicides. Nickel silicide fine precipitates forms within γ solid solution via solid state precipitation during cooling. The blocky and acicular Cr-rich boride and carboboride precipitates were observed at diffusion affected zone (DAZ). The fraction of center zone eutectic and intermetallic phases was decreased by an increase in the bonding time. It was found that isothermal solidification was completed by performing TLP process at 1130 °C for 30 min. However, the isothermal solidification rate was decreased with increasing of TLP bonding temperature up 1170 °C. The shear strength was increased by completing of an isothermal solidification stage and elimination of brittle intermetallic particles in centerline of the bonding zone. The SEM micrographs of shear fracture surfaces of the specimens with complete isothermal solidification showed ductile and specimens with athermal solidified zone showed brittle fracture.
    Keywords: TLP bonding, IN-738LC superalloy, Amorphous foil, Isothermal solidification, Planar Flow Casting
  • M. H. Djavareshkian *, S. A. Safavi Pages 21-30
    In this research, the direction of the magnetic field on the mixed convection heat transfer in a square cavity filled with water-copper nanofluids has been investigated numerically. In this simulation, the SIMPLE algorithm is used to solve the discrete equations. The below wall of cavity is heated and the other walls are insulated. Cooled fluid comes from entrance of channel that is above of cavity and out from the other side of channel. In this study, the effect of volume fraction, Hartmann, Reynolds, Rayleigh and Richardson numbers on Nusselt number and heat transfer are assessed. In addition, the effect of changing angle of magnetic field on various Rayleigh, Reynolds and volume friction is investigated. The results are shown that: increasing value of volume friction, Reynolds and Rayleigh causes to rising heat transfer whereas adding Hartmann number and Richardson number at constant Rayleigh number decrease heat transfer and Nusselt number. The other important conclusion is the heat transfer in the presence of horizontal magnetic field less than vertical field. Operation of magnetic fields in same direction and various angles (0˚ and 180˚) on temperature contour, stream line and heat transfer is completely similar.
    Keywords: mixed convection, magnetic field, nanofluid, magneto hydro dynamics, square cavity
  • H. Hajabdollahi, M. Hasanpour* Pages 31-40
    In this paper, a Regenerative Organic Rankine Cycle (RORC) for micro-turbine waste heat recovery is modeled and optimized. Refrigerant mass flow rate, Micro- turbine nominal capacity, evaporator pressure, turbine outlet pressure and regenerator efficiency are considered as design parameters. Four refrigerants including R123, R134a, R245fa and R22 are selected and used as working fluids in cycle. Then, NSGA-II (Nondominated Sorting Genetic Algorithm) is used to maximize the thermal efficiency and minimize the total annual cost (including investment cost, fuel cost and environmental cost. The results of the optimal design are a set of optimum solutions, called Pareto front. The optimization results show that the best working fluid is R123 in both of economical and thermo dynamical view point. The optimum result of R123 shows the 3.70%, 18.77%, and 19.74% improvement in thermodynamic efficiency compared with R245fa, R134a, and R22, respectively. The corresponding values for the total annual cost are obtained 6.7%, 10% and 24%, respectively. Generally, it seems that fluids with zero and positive slope of vapor saturation curve have higher thermal efficiency and lower total annual cost. In addition, it is observed that micro-turbine efficiency increased by 12% by the implementation of regenerative organic rankine cycle.
    Keywords: Organic Rankine Cycle, Micro-turbine, Thermal efficiency, Total annual cost, NSGA-II
  • S. Hassanifard *, M. Morsali Pages 41-46
    In this research study, fracture behavior of Functionally Graded Materials (FGMs) is investigated. The FGM is supposed to be formed of aluminum and alumina. For experimental purposes, four point bending test was used. The results were then compared by finite element analysis. Maximum Tangential Stress (MTS), 〖(K_II)〗_min and Gradient Equivalent Stress (GES) criteria were used to estimate crack initiation angles. Stress Intensity Factors (SIF’s) were extracted from J-Integral parameters. MTS and 〖(K_II)〗_min criteria show good agreement with experimental results, however GES method does not confirm with experimental results. The numerically calculated crack direction shows good consistency with fractured specimens.
    Keywords: Crack growth, Fracture, Functionally graded materials
  • M. Hosseini *, M. Eftekhari, M. Sadeghi, Goughari Pages 47-58
    In this paper, the free vibration and divergence instability of single-walled carbon nanotubes conveying fluid with considering the effects of non-uniformity of laminar and turbulent flow velocity distribution are investigated based on nonlocal elasticity theory. The non-uniform flow velocity distribution occurs due to the viscosity of the fluids. Based on the Euler-Bernoulli beam theory, the governing equations of motion and boundary conditions are derived by using the Hamilton's principle. The centrifugal force term in the equation of motion of the nonotubes is modified for laminar and turbulent flow profiles. The differential transformation method (DTM) is used to solve the governing differential equations of motion. In vibrational analysis the effects of nonlocal parameter and non-uniform flow velocity on the vibrational properties of the carbon nanotubes with different boundary conditions are investigated. Results show that the effects of nonlocal elasticity may increase the natural frequency and critical divergence flow velocity of systems, while the non-uniform flow velocity decreases the critical divergence flow velocity and natural frequency of nanotube, compared to the uniform case. The validity of the present analysis is confirmed by comparing the results with those obtained in literature.
    Keywords: Carbon nanotube, Nonlocal elasticity, Laminar flow, Turbulent flow, Differential transformation method
  • S. M. Hoseyni *, B. Ghasemi, A. Raisi Pages 59-67
    The purpose of this paper is to investigate the nanofluid natural convection heat transfer in a triangular enclosure with a blade heater. The Cu-water nanofluid is used. Discretization of the governing equations are achieved through a finite volume method and solved with SIMPLER algorithm. The effects of Rayleigh number, the volume fraction of nanoparticles and the size and position of the blade on the heat transfer performance of the enclosure were examined. The results show that the heat transfer rate increases with increase in solid volume fraction and Rayleigh number. The heat transfer rate increases at low Rayleigh numbers when the blade approaches to the hypotenuse but it doesn’t show the same behavior at high Rayleigh numbers. Heat transfer rate increases with the increase of the blade length. The results also show that at high Rayleigh numbers mostly heat transfer rate in the vertical blade is more than the horizontal blade, but the vertical and horizontal situation of the heater at low Rayleigh numbers has a few effects on the heat transfer rate.
    Keywords: Free convection, Triangular enclosure, Nanofluid, Blade heater
  • A. Dadvand *, A. Alizadeh Pages 69-77
    In the present study, the dynamics of a red blood cell (RBC) in a simple microchannel and in a microchannel with step stenosis is simulated using combined lattice Boltzmann- immersed boundary (LB-IB) method. The RBC is considered as a deformable boundary immersed in the fluid flow. The effects of plasma viscosity on the motion and deformation of the RBC was investigated. Then the motion of a circular RBC in a Poiseuille flow was analyzed. Since the RBC is put at the centerline of the channel and the flow in the channel is axisymmetric, the lift forces acting on the top and bottom part of the RBC are in equilibrium. When passing over a step stenosis in the channel the normal RBC was found to be more deformable and take higher speed as compared to the less deformable RBC. In addition, the normal RBC experienced tank-treading motion due to its low elastic and bending coefficients whereas for the less deformable RBC the tumbling motion took place. The current results showed reasonably good agreement with the available numerical results.
    Keywords: Lattice Boltzmann Method (LBM), Immersed Boundary Method (IBM), Red Blood Cell, Interaction, Microchannel with step stenosis
  • H. R. Rezaei Ashtiani *, P. Shahsavari Pages 79-86
    Hot deformation behavior of materials is completely complex. Flow stress during hot deformation depends mainly on the strain, strain rate and temperature, and shows a complex and nonlinear relationship with them. Hot deformation characteristics of a AA2030 alloy were investigated by hot compression test over the temperature range from 350-500 ℃ and strain rate range from 0.005 to 0.5 s. Based on these experimental results, a feed-forward back propagation artificial neural network (ANN) model was developed to predict the flow behaviors of AA2030 alloy during hot deformation. The inputs of the neural network were deformation temperature, log strain rate and strain whereas flow stress was the output. This developed network consisted of one hidden layer containing 12 neurons with a tan-sigmoid activation function and Levenberg–Marquardt training algorithm. A very good correlation between experimental and predicted results has been obtained. The results show that the developed artificial neural network model presented an excellent capability to predict the flow stress level, and also the hardening and dynamic softening behavior.
    Keywords: Hot deformation, AA2030 alloy, artificial neural network, flow stress
  • H. Saghi * Pages 87-93
    In this article, cavity fluid flow is stimulated in Two-dimension. In order to model the effects of turbulence, large eddy simulation model has been used to include sub-network effects of small eddies, sub-grid Smagorinsky model was used. In this method, Smagorinsky coefficient is a constant value which should be determined by experiment. Suggested values by other researchers are in range 0.065-0.25. In this research, staggered and collocated grids have been used in analyzing lid-driven cavity flow and results were compared for different values of Smagorinsky coefficient. Furthermore, the velocity distribution was evaluated in different parts of the cavity. Comparison of numerical results shows that models presented in this research can stimulate this kind of issues with high accuracy with assigning the Smagorinsky coefficient in range of 0.5-0.7. Also, using the staggered grid in comparison with collocated grid leads to more accurate results. With increase the Reynolds number, horizontal and vertical velocity gradient in wall area increases and decreases in middle area of cavity. Also, staggered and collocated grids in low Reynolds numbers present almost similar results in predicting horizontal and vertical velocity in center of the cavity. But with the increase in Reynolds number, the gained results replaced by the staggered grid are more exact and the gradient of horizontal and vertical velocity in the collocated grid, are less moved by the staggered grid than it was supposed to do.
    Keywords: Large eddy simulation, Lid-driven cavity, Sub-grid Smagorinsky model, Staggered grid, Collocated grid
  • M. Sabzi *, S. Moeni Far, E. Najafi Birgani Pages 95-102
    In this study, effect of Ti alloying element on the fatigue behavior of Hadfield steel was investigated. To do this, 3 casting samples were prepared from Hadfield steel in coreless induction furnace (without Ti addition, and with 0.5% and 1% Ti additions). Then annealing heat treatment was applied to samples at 1100ºC for 2 hours. To evaluation of the microstructures was conducted by optical metallography, and hardness of samples were measured by Vickers hardness method. Fatigue behavior examined by applying 400,500, 600 and 700 MPa loads in rotating bending fatigue test machine. After fatigue test, the fractured surfaces were observed by scanning electron microscopy. Testing results indicated that increasing Ti amount in Hadfield steel composition, improved fatigue behavior. This is due to: 1- Ti addition was increased the amount of carbides in the microstructure and was leaded to grain structure refinement. 2- Ti addition was increased the number of the grain boundaries, increased crack growth path. SEM results showed that sample without Ti had the highest fatigue crack length and sample containing 1% Ti had the lowest fatigue crack length.
    Keywords: Hadfield steel, Fatigue behaviour, Effect of Ti, Annealing heat treatment
  • F. Salmani, A. B. Khoshnevis * Pages 103-112
    In this study, the blade cross-section profile of horizontal wind turbine (NREL type) is investigated in the wind tunnel. In order to measure the velocity and turbulence intensity the hotwire anemometer is used. The tests are done in the wake of the S823 airfoil at velocities of 5, 7 and 12 m/s and at angles of attack of 0°, 7°, 10°, 13° and 15° and at stations of = , , ,1,2,3. The effects of variation of angles of attack and Reynolds numbers are investigated on velocity defect, additional flow, velocity distribution and turbulence intensity and the curves of effects of changing the downstream position on the velocity distribution are presented. The results show that the additional velocity in the near of the trailing edge of airfoil is great and increasing the angles of attack increase the additional velocity and increasing the Reynolds numbers decrease the additional velocity and also asymmetric wake of mean velocity profile and increasing region of the mean velocity profile at lager attack angle than 10° can as sign of vorticity developed at region of wake airfoil.
    Keywords: S823 airfoil, Turbulence intensity, Angle of attack, Reynolds number, Wake of an airfoil
  • R. Shabanpour, R. Mehdipour * Pages 113-121
    Nowadays due to destructive effects and the increase in cost of fossil power plants, clean and renewable energy has been considered more than ever. Renewable energies have been widely used due to the reduction of CO2 emission and environmental degradation, in recent years; The solar farm method and especially linear Fresnel reflector (LFR) has been of the interest by researchers in terms of thermodynamic performance and economical aspects. in this study by applying a thermodynamic models along with high-precision empirical correlations, a linear Fresnel solar plant with trapezium-form absorbers, consisting several absorbing pipes, is simulated. the model can be employed to investigate the effective parameters on solar plants of these types. The model is proved to have high rate of calculations and high precision. the model is applied for a specific climate conditions (Yazd, Iran) and performance of different oils are investigated. thermal efficiency, generated vapor rate, thermal dissipation and essential pumping power for each type of oil are studied in this study. at the end the most appropriate kind of oil is introduced for the considered city. furthermore, the appropriate oil type for different climate conditions regarding different seasons and different zones of the city is recommended. performance of the Fresnel Solar Plant can be simply evaluated by the proposed model.
    Keywords: solar power plant, linear Fresnel reflector, oil, heat transfer, trapezium-form absorbers
  • B. Shahriari *, M. Kashkouli Pages 123-137
    Rotating disks function at high temperatures, thermal gradients and angular velocities in aerial or land gas turbines such as turbojets, turbofans, turboprops and turbojets. These working conditions result in reduced strength of disk material, increased amount of thermal stresses and creation of large centrifugal forces that leads to an increased level of radial and angular stresses. Therefore, thermal analysis of the disk in order to establish appropriate temperature distribution and adequate heat transfer using an effective cooling mechanism is of peculiar importance. In this paper rotating disk problem is modeled in accordance with reality. The problem which consists of a rotating disk and cavity in order to cool the disk surface is considered. After that problem is simulated by simultaneously solving flow and energy equations numerically. The results of the velocity distribution, heat transfer and temperature distribution are comprehensively explained. Furthermore, temperature distribution contours and polynomial approximation to describe the temperature of the disk in terms of its radius are derived for various flight cycles. Also, a comprehensive analysis of the parameters affecting heat transfer and temperature distribution is proposed. The polynomial approximation of temperature profiles of the disk, makes it possible to anticipate disk temperature at any rotational speed. Furthermore, based on the results of this research, outer diameter of the disk is identified as the most critical part of the disk, which is under the most severe thermal-mechanical stress.
    Keywords: Rotating disk, Thermal analysis, Numerical simulation, Heat transfer, temperature distribution Rotating cavity
  • P. Shirali, M. Poursina*, Sh. Mohaghegh Pages 139-148
    The sound is created by gears mesh is an example of sound pollution in industries. In the present study, the sound pressure level of a pair of mesh helical gear is simulated. First stress distribution of a pair of helical gear is simulated by finite element software Abaqus. Then the results are verified and to use in later parts of the study. After the sound pressure level is simulated in mesh of helical gear teeth. To verify, the sound pressure level is achieved by pressure level equation and compared with standard noise level. In this study, the tooth profile of gear is modified to reduce the sound of mesh of helical gears with Kiss Soft software. The profile modification is done in two way tip rounding and generate cylindrical gear with hobbing cutter. The results of the study have shown tooth profile modification by tip rounding is the best result to decrease noise.
    Keywords: Helical gear, Acoustic, Stress, Profiles Modification
  • V. Alimirzaloo *, M. R. E.Khosroshahi, V. Modanloo Pages 149-159
    In this study, U section cold roll forming process has been analyzed by finite element (FE) method and the effect of the process parameters on the longitudinal strain and spring back has been investigated using response surface method (RSM). Then optimized range of the parameters have been determined using the contour plots. The FE model has been verified using the experimental results. Required experiments have been designed using central composite design. In this design roll diameter, linear velocity of the blank and distance and number of stands are considered as input variables and spring back and maximum plastic longitudinal strain are considered as response functions. Results show that the RSM models the effect of input parameters on the response functions with acceptable precision. According to obtained model, increasing distance the stands and rolls diameters cause to decrease of the spring back or increase the angular precision and increasing of the linear velocity of the sheet leads to increasing the spring back. Increasing stands distance and roll diameter, lead to decreasing the average plastic longitudinal strain and increasing the linear velocity the sheet leads to increasing the average plastic longitudinal strain. Also optimization results represent decreasing of the spring back and maximum plastic longitudinal strain.
    Keywords: Optimization of the cold roll forming, Simulation, Design of experiment, Response surface, Contour plots
  • E. Gholamian Karkon, S. Mahmoudi *, V. Zare Pages 161-169
    A new combined system based on a biomass gasifier, gas turbine, S-CO2 cycle and an organic Rankin cycle for power generation is proposed and assessed thermodynamically. Exergy analysis is conducted to determine the irreversibilities in system components. In addition, an environmental impact assessment is performed for each of the three types of plants in the combined system. To understand the system performance more comprehensively, a parametric study is performed to investigate the effect of several important design parameters on the net power output and exergy efficiency of the system. The system performance is optimized and the optimum design parameters were determined. The results demonstrate that an increase of 300oC in the turbine inlet temperature results in 7.52% and 23.45% increases for the exergy efficiency and net power output, respectively. This temperature increase also brings about an increase of 12.98% and a nearly constant pressure ratio of the air compressor and the S-CO2 compressor in optimum working condition. In addition, compared to the gas turbine, the exergy efficiency of the combined system is 10.07% higher and the CO2 emission of the combined system is 25.82% lower.
    Keywords: Biomass gasification, combined cycle, optimization, environmental impact
  • F. Fatemi, F. Ashenai Ghasemi *, J. Beheshtian Pages 171-178
    In this study, the effect of grapheme and grapheneoxide on the mechanical properties of epoxy/Kevlar was investigated. Epoxy/Kevlar/grapheme and epoxy/Kevlar/graphene oxide nanocomposites were made as 4-layer nanocomposites with Kevlar fiber. Based on the results of tensile and bending test, addition of graphene and graphene oxide to epoxy/Kevlar increases the tensile modulus, tensile strength, flexural modulus and flexural strength. The optimum amount of graphene in the matrix was 0.5% by weight at which nanocomposites had the highest mechanical performance. In higher amounts of graphene and graphene oxide (more than 0.5% by weight), the excess amount of graphene leads to agglomerati on of matrix which causes problems in transmission of the stress. Generally, the highest elastic modulus fo rgraphene and graphene oxidecorre sponded to1% by weight and the highest ensile strength of graphene and graphene oxide reported at5% by weight. The highest flexural modulus was observed at 1% by weight of graphene and graphene oxide. The highest flexural strength in both nanocomposites was found to be at 0.5% by weight. The morphology of the samples was characterized using SEM observations. Evaluation of SEM micrographs indicated that graphene and graphene oxide agglomerate at 1% by weight which results in a weak interaction and dispersion in.
    Keywords: Mechanical properties, Nanocomposite, Graphene, Kevlar, Epoxy
  • M. Farahnak*, M. Farzaneh, Gord, M. Deymi, Dashtebayaz Pages 179-188
    In this study, the cooling, heating and electrical energy demands of a sample residential apartment in Mashhad region (Iran) has been estimated hourly during a year. By employing a CCHP system for this apartment compared to the separate production system, hourly and monthly amounts of optimal consumption of NG as prime fuel and electrical energy imported from/sold back to grid during a year and cost saving ratio and payback ratio has been investigated. For this purpose an optimization algorithm was proposed to find the best optimized operation of the cogeneration system based on operation of the power generation unit (PGU) according to nonlinear relationship of electrical efficiency of the engine (Prime Mover) so that the cost of the energy in CCHP system, as an objective function, be least amount in each time step during a year. The results of proposed algorithm, specifying the best operation, show that PGU with 12 kW capacities has the lowest payback ratio of 3.3 years and that PGU with 5 kW capacities has the lowest energy cost saving ratio of 57%.
    Keywords: Optimization algorithm, CCHP system, Internal combustion engine, Residential apartment
  • S. Fallah, B. Ghadiri Dehkordi * Pages 189-194
    The 2D cascade is a simplified model which is used to reduce the grid size and consequently numerical computation time. Selection of cascade model for result validation, modeling of cascade geometry, modeling of flow domain, selection of appropriate boundary conditions, efficient grid generation and solver selection are among challenges of numerical simulation of transonic flow past 2D cascades. This challenges leads to researchers mind confusion. In this paper, these challenges and related appropriate strategies will be explained. Results show that using of coupled pressure based algorithm is an efficient way to simulate of transonic flow in turbomachines. Furthermore, need to using static pressure near peak efficiency and mass flow rate near stall as outlet boundary condition is proven. Impossibility of using periodic condition in most cascades is another results of this research.
    Keywords: Challenges of Numerical Simulation, Turbomachines Transonic Flow, 2D Cascade
  • H. Ghasemi Mobtaker*, Y. Ajabshirchi, S. F. Ranjbar, M. Matloobi Pages 195-201
    One of the best ways to provide optimum conditions to the crop is the development of accurate greenhouse models for inside environment control. In this study a mathematical model was developed for computing transmitted total solar radiation (beam, diffused and ground reflected), for the single span greenhouse, without crops, was performed in Tabriz University. Also a dynamic model was developed to predict the all internal temperatures of the greenhouse including greenhouse inside air, soil surface and north wall temperature. The input parameters of the model were the measured meteorological conditions and the thermo-physical properties of the greenhouse components. Results showed that soil surface heat exchange has a positive contribution to the internal air temperature. Comparisons between the predicted and measured results showed close agreement for greenhouse air temperature. The correlation coefficient and mean percentage error for this model were calculated as 0.99 and -3.62%, respectively. Results also showed a considerable amount of the incident radiation was lost to outside the greenhouse by convection and radiation.
    Keywords: Dynamic model, Single span greenhouse, Solar radiation, Greenhouse air temperature
  • M. Karbasioun, M. Danaeian, M. Mohseni * Pages 203-211
    In this study, classification of various prime movers which usually used in the mCCHP systems has been investigated. Then, different parameters affecting the performance of the mCCHP systems such as primary energy saving, net efficiency, renewable energy ratio, and working time, are compared to each other. The mentioned parameters are evaluated for both compression and absorption chillers with the presence of a backup boilers. Finally, based on the consumer demands, the optimized configurations of the systems have been suggested.
    Keywords: trigeneration, micro scale, prime mover, power driven, heat driven
  • S. Kavousfar, H. Mahdavy, Moghaddam*, E. Esmaeilzadeh Pages 213-221
    In this paper DBD plasma actuator is simulated numerically and its effect on the air flow field and separation bubble domain is studied. The selected geometry to form a separation bubble is a rectangular cylinder with rounded leading edge. Present study deals with Reynolds numbers of order of 104 to 105. Flow separation exists in the leading edge of the object which is considered as a noticeable phenomenon in this flow field, that is called separation bubble. The ratio of leading edge radius to the object thickness (R/D) is one of the dimensionless parameters. For different values of R/D, the effect of plasma actuator on separation bubble domain, and re-attachment point of flow have been studied. The results show that for the geometry with sharp edge, the effect of plasma actuator is ignorable, while for the geometry with rounded edge, the plasma actuator has a noticeable effect. This effect enhances with the increase in R/D. The ratio of induced velocity to the free stream velocity is another dimensionless parameter which has an observable effect on the separation bubble domain.
    Keywords: Blunt Body, Bubble Separation, Fluid Flow, Plasma Actuator, Electric Field
  • M. Kamari, B. Asadi * Pages 223-231
    Simulation of turbulent flows is one of the most important issues that engineers has forced with serious challenged about it. This type of flow simulation requires high computational cost and time. Airfoils have many applications in industry, including turbomachinery rotor blades and propeller aircraft. Two-dimensional and three-dimensional Studing flow around an airfoils that show many properties of flow is important. This article is studying about and solving the compressible flow which is density-based around two-dimensional airfoils and three-dimensional propeller by same section for the fixed two-dimensional case and rotating airfoil in the rotation condition with the velocity inlet and for three-dimensional rotation with velocity inlet for RANS method with Spalart-Allmaras,RNG,SST,RSM. For rotating airfoil added swirling equations using C programming has been to the momentum equations source term. In the two-dimensional pressure coefficint and skin friction of particular importance for the RANS methods for different angles of attack and different models for propeller three-dimensional contour speed during the formation of vortices and extracted.
    Keywords: Numerical Simulation, Compressible, viscous, Moving Airfoil, RANS Method
  • J. Keighobadi *, S. Rafatnia, H. Nourmohammadi, M. V. Arbabmir Pages 233-238
    In this paper, design and implementation of a new algorithm based on predictive model controller will be presented to reduce the height estimation error in vertical channel of inertial navigation system (INS). Vertical channel instability in the inertial navigation systems not only causes the measurement errors increase exponentially with altitude, but also leads to loss of precision in the state estimation process in the navigation system as well. This indicates the importance and necessity of providing accurate estimation of vertical altitude in the inertial navigation algorithms. In this paper, an integrated barometric-inertial altimeter is presented in order to reduce the vertical channel error in the INS. Designing model predictive controller, the vertical channel instability has been controlled despite of the inevitable errors in the measurement of the inertial sensors. Therefore, accurate estimate of the height will be provided. The proposed algorithm is implemented and validated by vehicular test. The experimental results show that by applying the proposed algorithm, the estimation accuracy of the vertical altitude will be enhanced.
    Keywords: Integrated barometric-inertial altimeter, inertial navigation system, model predictive control, vertical channel instability
  • L.Garousi Farshi *, A. Dousti Pages 239-246
    In this paper, in order to improve the performance of lithium bromide- water absorption refrigeration system using compressor between the generator and condenser of the cycle, is analyzed and compared with a conventional absorption refrigeration cycle. In present work, the effect of changing various parameters of the systems on the operating parameters is analyzed and compared. Because of the importance of crystallization phenomena in absorption cycles with salt as a component of the operating solution, it is investigated in different operating conditions. In order to prevent this phenomenon in the cycles, at each operating condition, temperature and concentration of solution at entrance of absorber is compared with crystallization line and the range of allowable generator temperature is specified. The results show that, at low generator temperatures, absorption-recompression cycle has better performance than that of conventional cycle from the view point of first and second laws of thermodynamic. In some, operating conditions, this improvement can reach higher than 100% and 70% increment of COP and second law efficiency respectively. With higher pressure ratio of compressor, absorption-recompression cycle starts to operate at lower generator temperatures. This feature enables the absorption-recompression cycle to utilize low temperature heat sources such as waste heat, solar and geothermal.
    Keywords: exergy, energy, crystallization, absorption-recompression, LiBr-water
  • E. Lakzian*, M. Karami, M. H. Akbarizadeh Pages 247-255
    This study aims to analyze the effects of thermal radiation on the laminar boundary layer about a flat plate in a uniform stream (Blasius flow), and about a moving plate in a stagnant fluid (Sakiadis flow) is being studied. Momentum, energy and concentration equations are solved by the similarity method. Analytical results of energy and concentration equations are validated with previous studies and showed an excellent agreement. Analytical relations for Nusselt and Sherwood numbers for the first time in the laminar boundary layer with radiation are presented and the effects of thermal radiation on the concentration boundary layer for different values of Schmidt number and the radiation parameter . The results show that with increasing the radiation parameter N and Schmidt number S, the concentration boundary layer decreases and the concentration gradient increases that these effects are more in the Sakiadis flow than the Blasius flow. And also with increasing the heat transfer parameter the concentration boundary layer and the concentration gradient increase. Keyword:
    Keywords: Similarity solution, Concentration, Thermal radiation, Heat transfer, Blasius, Sakiadis flows
  • M. Mortazaei *, M. Yari Pages 257-264
    Refrigiration systems and dehumidification by desiccant are a novel method for refrigeration and air conditioning. In this method moist of air removed, and then dehumided air send to cooling unit, consequently, latent load of vapor is eliminated, and rate of usage energy is decreased. The important part of this cycle is dehumidifier of it. In this paper, parallel flow dehumidifier is compared counter flow dehumidifier. In this work, at the first, the governing equations of coupled heat and mass transfer have been written, then, these equations have solved simultaneously. Results of this study shows that, effectiveness and condensation rate in counter flow dehumidifier is more than parallel flow dehumidifier. For thirteen studed cases in this paper, the maximum difference of effectiveness is 6.45%, and the maximum of condensation rate is 0.031 g/s. It should be said that, using solution in present study is lithum chlorid (LiCl).
    Keywords: Liquid desiccant, Simultaneously heat, mass transfer, Dehumidifier, Effectiveness
  • M. Mahmoudi, A. Jalali, A. Amiridelouee* Pages 264-274
    In the current study, the non-Newtonian blood flow in a two-dimensional stenotic vessel is simulated. Carreau-Yasuda model is used to investigate the shear-thinning behavior of fluid flow. The non- Newtonian lattice Boltzmann method is applied to numerical simulation of blood flow. Curve boundaries are modeled with two-order accuracy. Numerical results of current study are compared and successfully validated with results of non-Newtonian Carreau-Yasuda fluid in a simple two dimensional channel. Mesh grid study is conducted to show the independence of numerical method by using three different grid sizes. To investigate the effect of occlusion on different parameters affecting in blood flow such as velocity, pressure and drag coefficient, the corresponding profiles and contours are drawn. The results show that the pressure drop will be significant in the area after the stenotices. Although the blood flow is laminar and nonNewtonian, the vortex structures formed after the obstacles.
    Keywords: Lattice Boltzmann method, non-Newtonian fluid, Blood Flow, Carreau Yasuda model, Obstacle
  • R. Masrour, P. Omidvar * Pages 275-282
    The purpose of this research is to investigate the flow thermodynamics in porous media in a channel with a rectangular obstacle, using the Lattice Boltzmann Method. Here, the Representative Elementary Volume (REV) scale with general Brinkman- Forchheimer model is used to model the heat transfer in porous media. To validate the results in porous media, the heat transfer in a channel and channel with a rectangular obstacle is modeled and results for Nusselt distribution on obstacle sides are compared with previous research. Then, the heat transfer in a fully pore channel is investigated and compared with previous data. Finally, the flow and heat transfer in a channel with a fully pore obstacle is studied and the effects of permeability and porosity are studied in different Reynolds numbers. The results show that the heat transfer is increased by increasing the permeability and the Reynolds number.
    Keywords: Lattice Boltzmann Method, Permeability, Porosity, General Brinkman-Forchheimer model
  • Y. Mollapour, H. A. Haghighat * Pages 283-293
    In this paper, the drawing process of sandwich sheet through wedge shaped die has been analyzed using stream function by upper bound method. The sandwich sheet has been three metal layers that thickness and materials of the outer layers are the same and are different form the inner layer. A deformation model has been introduced in which inlet and outlet shear boundaries are considered assumed to be flexible and the effect of work hardening of sheet layer materials has been considered. According to suggested stream function, velocity field, strain rates and powers have been calculated. The optimized geometry of deformation zone and required drawing force have been determined depending on the process conditions. Analytical results, including drawing force and thickness of sheets in outlet of die have been compared with the finite element results. Comparing the analytical results with the FEM simulation results show appropriate adaptation. Finally, the effect of friction factor and reduction in thickness have been investigated on drawing force and optimum die angle.
    Keywords: Sandwich Sheet Drawing, Work hardening, Deformation zone
  • M. Molla, Alipour * Pages 295-302
    In this paper, FG circular and annular plates with stepped thickness variations is examined. Bending analysis was performed for stepped plates with various boundary conditions by using a new exact solution based on the FSDT. Stepped plates are divided into multiple constant thickness segments. Governing equations are written for each segment, individually. Then, continuity conditions of displacements and forces are imposed between various segments. Based on the presented exact solution, transverse asymmetric plates with various stepped segments may be analyzed. Loads may be imposed on arbitrary parts of plates. Mechanical properties of each segment may be different. Also, variations of properties of each segment may be determined, individually. Results of bending analyses for the stepped circular/annular plates have not been reported yet, so accuracy of the results of the proposed exact solution is verified by comparing the results with those of the three-dimensional finite element extracted from the ABAQUS software. A good agreement is noticed between present exact solution and ABAQUS results.
    Keywords: Stepped plates, Exact Solution, Bending analysis, Plate theory
  • M. K. Moayyedi *, E. Jabbari, M. M. Hashemi Perpenchy Pages 303-312
    Nowadays, due to drying wetlands, burning fossil fuels and so on, the dust phenomenon has intensified. In addition to the consequences of environmental and technical pollution for dust, they also have psychological and social consequences. In the present study dust dispersion modeling using numerical simulation is done. The effects of changes in conditions and the architecture of the building by drawing lines and calculating the flow and pressure fields in dust concentration levels in all cases were evaluated. After reviewing the results, it was found that among the five areas identified in the first model, which areas are better places to avoid dust. The results showed a significant effect on the distribution of dust around the building with different architecture. The results also showed the more approaching to the earth surface; the more concentration of dust associated with greater fluctuations is, and differences of architecture in dust concentration at lower heights have greater effect. Furthermore, in present architectural form, for the case the building door is open, the accumulated dust is more than when the door is closed. The study is based on computational fluid dynamics and numerical model developed for commercial software ANSYS (FLUENT) is used to simulate the flow field and pollutant particles.
    Keywords: Dust concentration, numerical simulation, discrete phase, geometric modeling, architecture
  • F. Vakilitahami, F.Talati, A. Abbasi, S. S. Sharifi Pages 313-322
    Functionally Graded (FG) materials are inhomogeneous composites, usually made from a mixture of metals and ceramics, providing the specific benefits of both the constituents. These materials have some unique properties such as high strength under thermomechanical stresses, lack of stress concentration and delamination. Present study is concerned with determining the alternating temperature, stress and strain fields in an FG hollow sphere subjected to cyclic thermal loading and internal pressure. The inner surface of the sphere is considered to be made of alumina grading with power law up to the outer surface made from aluminum. Duhamel's principle is utilized to calculate the temperature field in the sphere since it is appropriate in analyzing the behavior of structures with alternating boundary conditions. By considering a quasi-static condition, the governing differential equation is solved by using discretization method. The results are compared with those obtained using finite element method and good agreement is observed. The effect of frequency of the thermal load on the amplitude of the stresses is also investigated. The results show that, there is a critical range of the frequency in which the amplitude of stresses become maximum and beyond this range, the stress and strain domain vanish. It has been shown that by increasing the thickness of the sphere, the critical frequency decreases significantly.
    Keywords: Spherical Vessel, Functionally Graded Material, Duhamel's Principle, Cyclic Thermal Loading
  • M.Y. Hashemi *, B. Fakoor Pages 323-332
    In this paper, a meshless approach utilizing least-squares error technique and Taylor series was used to numerically solve an inviscid hypersonic flow. Second and fourth order derivatives were used as artificial dissipation terms to stabilize the solution and prevent unwanted oscillations especially around the vicinity of shockwave. In this study, chemical reactions caused by increased temperature were assumed to be in equilibrium condition and derived graphs were used to estimate the specific heat ratio. We used an explicit four-stage Runge–Kutta method for temporal discretization of governing equations, and used local time-stepping and residual smoothing techniques to accelerate the convergence process. The results obtained from meshless approach were compared with those obtained from finite-volume method with identical point distribution, and this comparison showed that using meshless approach provides better convergence and lower computation time. Result also showed that replacing ideal gas model with real gas model and applying the hot gas effects lead to precise identification of shockwave’s location, and provides a more accurate prediction of temperature and pressure distribution behind the shockwave.
    Keywords: Meshless Method, Hypersonic Flow, Hot Gas, Least-Squares Method, Artificial Dissipation
  • M. A. Ranaei, H. Bohlooli, Kh. Khalili Pages 333-342
    The aim of this study was to investigate the effect of equivalent strain amount on evolution strength of commercially pure copper produced by equal channel angular pressing (ECAP). For this purpose, two ECAP dies with channel angle (∅) 90ᵒ and 110ᵒ, and the angle associated with the arc of curvature (ψ) ~37ᵒ were designed and manufactured. The equivalent strain at each pass of ECAP process is reduced by 25% for ECAP die with ∅ = 110ᵒ compared to ECAP die with ∅ = 90ᵒ. The cylindrical shaped commercial pure copper in the same condition undergone ECAP process at room temperature up to eight passes through two dies, and then the obtained mechanical properties using hardness and compression tests were measured and their changes reported. The obtained re-sults showed that the maximum value of strength and hardness of copper were measured about 390 MPa and 74.9 HB respectively after applying the fifth pass by using ECAP die with ∅ = 90ᵒ. On the other hand, the better mechanical properties were observed in the material produced by ECAP die with ∅ = 110ᵒ. The maximum values of hardness and strength of copper after the eighth pass by using ECAP die with ∅ = 110ᵒ was achieved about 77.5 HB (approximately 51% of the initial sample) and 424 MPa (approximate-ly 63% of the initial sample) respectively. According to obtained results for commercially pure copper produced by ECAP, it can be concluded that the more enhancement mechanical properties such as hardness and strength can be achieved by reducing the applied strain in each pass about 25% and also by increasing the ECAP-ed passes.
    Keywords: Severe plastic deformation, Equal channel angular pressing, Equivalent strain, evolution strength, commercially pure copper
  • R.Moharrami, B. Alinezhad Pages 343-350
    The TIG welding is a commercial technique in joining of dissimilar metals in oil and gas industry. The quality ofwelded jointsdependsonproper selection ofweldingparameters. Dissimilar repair welding between sheets of austenitic stainless steel and carbon steel were considered in this article. The purpose of research is selection of optimal welding parameters in order to achieve maximum mechanical strength in the joint. Electrical current, welding speed, gas flow and filler diameter have been selected as considered parameters. In experimental study design of experiments has been performed by Taguchi method. After the preparation and welding of specimens, the tensile testis carried out. Obtained data export to statistical data analysis and optimal welding condition were estimated. To validate obtained data the analysis of variance were employed. According the results welding by 110 amperes, 2.5 electrode diameters, 12.5 l/m flow rate and 190mm/min welding speed reaches to maximum tensile strength in weld metal. By selecting appropriate values of process parameters, tensile strength increased about 15 percent.
    Keywords: RepairWelding, Dissimilar, Optimization, Taguchi Method, Statistical Method
  • Modeling of Aluminum Foams for Impact Absorption in Multilayer Structures
    R. Hesari *, S. Y. Ahmadi Brooghani Pages 353-358
    In this study metal foams are simulated by their mechanical properties with continuum mechanics model. To do so, six multi layered armors were simulated. Three armors consisted of steel/ceramic plates with different thicknesses and other armors had a layered aluminum foam between their layers. A bullet with specified velocity was collided to armors and the Johnson-Cook model was used for the steel plate and bullet and the crushable foam model was used for aluminum foam. The results of the present research showed that the multi layered armor with aluminum foam (28.4 percent overweight) reduced the stress in ceramic plate more than 50 times compared to armors without aluminum foam.
    Keywords: Metal Foam, Johnson-Cook, Crushable Foam, Energy Absorbent, Plateau Stress
  • Aircraft landing Control in Presents of Aerodynamic Disturbances Using Optimal Sliding Mode Control with Optimal Structure
    H. Kharatti *, A. Mahdoodi Pages 359-365
    In this paper, a Sliding Mode Controller (SMC) based on Linear Quadratic Regulator (LQR) method is designed for aircraft landing control system in presence of aerodynamic disturbances. In order to obtain the control law, despite the inversion of input matrix should be calculated, in many practical systems the matrix is a non-square matrix which its inversion is not defined. To solve this problem, some approaches are developed which use pseudo inverse instead of the inversion of input matrix. A special type of transform matrix is employed for designing the proposed controller. The LQR procedure is used for calculating the transform matrix improves the performance of the control system. But in this method the external disturbances and uncertainties are not considered. Hence, the “matrix transform method" is extended for the systems with uncertainties and external disturbances. The propose controller is applied to control autonomous landing of Boeing 747. The simulation results are illustrated to show the performance of the proposed strategy.
    Keywords: sliding mode control, invertibility, LQR, Aircraft Landing, aerodynamic disturbances, Flight Path, Tracking
  • Modeling of Aerodynamic Instabilities in Aero Engines
    J. Ragani Lamooki *, N. Akbari Pages 367-371
    Due to aerodynamic instabilities, their desired operation takes place in a small and limited range, so knowledge of the instabilities seems to be inevitable. In this article, aerodynamic instability of compressors are investigated analytically. For this purpose, the equations of mass, momentum and energy have been used. After a series of assumptions, the formation of a matrix related to equations and its eigenvalues are calculated, the effect of effective parameters on aerodynamic stability is evaluated. These relationships are coded in MATLAB software and by applying geometric characteristics and flow characteristics on it; the effect of important parameters on the aerodynamic stability of the engine is investigated. According to the results, it can be seen that this phenomenon occurs when the compressor is unable to produce sufficient head to overcome its lower resistance. Or, more simply, the output pressure produced by the compressor is lower than the downstream pressure. In this case, a cyclic motion will be generated in the gas stream, and the compressor's inability to overcome the disturbances that may occur around its operating point, which can cause instability in it .In the following, the effects of decreasing the mass flow through the compressor, increasing the length of the downstream duct length to the length of the lower duct, increasing the plenum volume, and increasing the cross-sectional flow of the compressor in the system stability were investigated. The results are compared with the results of previous studies and have a good correlation between the results.
    Keywords: Air engine, Compressor, Surge, Rotating Stall, Aerodynamic Instability