فهرست مطالب

مهندسی مکانیک مدرس - سال هفدهم شماره 12 (اسفند 1396)
  • سال هفدهم شماره 12 (اسفند 1396)
  • تاریخ انتشار: 1396/11/05
  • تعداد عناوین: 58
|
  • مقاله پژوهشی کامل
  • مهران چرخی، داود اکبری* صفحات 1-10
    در این مقاله به مطالعه اثر حرارت پیشگرم بر جوشکاری تعمیری در لوله های فولادی و تحلیل ترمو-الاستیک-پلاستیک این فرآیند به کمک روش المان محدود پرداخته شده است. برای تایید مدل المان محدود از داده های تجربی جوشکاری تعمیری لوله فولاد کربنی که با روش کرنش سنجی سوراخ بدست آمده بودند استفاده شده است. ارتباط خوبی بین نتایج المان محدود و داده های تجربی بدست آمد. نتایج نشان داد روش محاسباتی توسعه یافته در این مطالعه یک روش موثر جهت پیش بینی تنش پسماند در جوشکاری تعمیری لوله های مورد نظر است. اثر پیشگرم بر روی کاهش تنش های پسماند جوشکاری در تعمیر لوله های فولاد زنگ نزن و فولاد کربنی با استفاده از مدل المان محدود تایید شده مورد مطالعه قرار گرفت. مشاهده شد که با افزایش دمای پیشگرم، تنش های پسماند محوری کششی هم در سطح داخلی و هم در سطح خارجی لوله فولاد زنگ نزن و فولاد کربنی به ترتیب تا 35 و 50 درصد کاهش یافته، ولی تنش های فشاری در سطح خارجی تغییر چندانی نکرده است. هم چنین در لوله فولاد زنگ نزن با افزایش دمای پیشگرم تنش پسماند محیطی کششی در سطح خارجی و در لوله فولاد کربنی تنش محیطی کششی در سطح داخلی کاهش اما تنش های فشاری تغییر قابل توجهی نمی کنند. بطور کلی پیشگرم بر اندازه و توزیع تنش پسماند محیطی در سطح داخلی لوله فولاد زنگ نزن تاثیر مهمی ندارد. هم چنین در دماهای پیشگرم بالا تنش-های پسماند محوری توزیع وسیع تری خواهند داشت
    کلیدواژگان: پیشگرم، تنش های پسماند، جوشکاری تعمیری، تحلیل اجزای محدود
  • محمد تلافی نوغانی*، محمدحسین شاعری، آرزو اسماعیلی، احمد رزاقیان آزانی صفحات 11-20
    در این پژوهش به بررسی اثر تغییر شکل پلاستیک شدید بر ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیوم 7075 با تمرکز بر چقرمگی پرداخته شده است. بدین منظور آلیاژ 7075 تحت فرآیند ECAP تا 4 پاس با استفاده از مسیر BC در دمای محیط قرار گرفت. ریزساختار و سطح شکست نمونه ها به وسیله میکروسکوپ نوری و الکترونی و خواص مکانیکی نمونه ها با استفاده از آزمون های سختی، کشش و ضربه بررسی شد. چقرمگی استاتیک و دینامیک این آلیاژ به ترتیب با استفاده از سطح زیر منحنی تنش-کرنش و آزمون ضربه محاسبه شد. نتایج این پژوهش نشان داد، بعد از 4 پاس ECAP اندازه دانه از 40 میکرومتر به کمتر از 600 نانومتر کاهش یافته و سختی و استحکام نمونه ها بیش از دو برابر افزایش می یابد. بعد از 1 پاس ECAP چقرمگی استاتیک و دینامیک یه ترتیب حدود 62% و 30% کاهش یافته اند، ولی با افزایش تعداد پاس چقرمگی استاتیک روندی افزایشی را از خود نشان می دهد و چقرمگی دینامیک تقریبا ثابت باقی می ماند. بررسی سطح شکست نمونه ها نشان داد علی رغم کاهش چقرمگی بعد از فرآیند ECAP به دلیل کاهش داکتیلیته، آلیاژ 7075 بعد از 4 پاس نیز حالت شکست نرم خود را حفظ می کند. فرآیند ECAP باعث افزایش قابل ملاحظه استحکام می شود (بیش از 100 درصد)، در حالی که چقرمگی ماده به میزان اندکی کاهش می یابد (حدود 30 درصد کاهش در چقرمگی دینامیک و 5 درصد افزایش در چقرمگی استاتیک). لذا می توان عنوان نمود یکی از برتری های فرآیند ECAP نسبت به روش های رایج شکل دهی افزایش قابل توجه استحکام بدون کاهش قابل ملاحظه در چقرمگی می باشد
    کلیدواژگان: فرآیند ECAP، آلیاژ 7075، Al، چقرمگی دینامیک، چقرمگی استاتیک، شکست نگاری
  • حامد برقی کار، پیمان مصدق*، مهدی رنجبر، محمود معصومی صفحات 21-32
    این پژوهش به بررسی تاثیر پارامترهای تزریق بر روی کیفیت هندسی و اپتیکی لنزهای کروی دوبر محدب، تزریق شده با پلیمر آمورف پلی متیل متاکریلات پرداخته است. آنچه حائز اهمیت است، میزان تاثیرگذاری هر پارامتر بر کیفیت هندسی و اپتیکی لنز و به دست آوردن مقادیر بهینه برای تزریق می باشد. بر اساس نتایج این پژوهش عوامل تاثیرگذار به صورت همزمان بر روی کیفیت هندسی و کیفیت اپتیکی این نوع لنزها به ترتیب عبارت است از دمای مذاب، زمان نگهداری، فشار تزریق و فشار نگهداری. این عوامل مشخص میکند کنترل همزمان فشار به ویزه، در گودی قالب هم در مرحله تزریق و هم در مرحله نگهداری می تواند نشان دهنده یک تزریق مناسب با حداقل خطاهای اپتیکی باشد. بر طبق داده های به دست آمده بررسی انقباض حجمی میانگین به تنهایی معادل 5.847% است که در این حالت ضریب شکست معادل 7.12E-05 است. تحلیل کمیت ضریب شکست به تنهایی معادل 6.28E-05 می باشد. در این حالت حداقل میانگین انقباض حجمی 9.1% است. بنابراین بهینه کردن و به حداقل رساندن یکی از عامل های هندسی یا نوری به تنهایی باعث به وجود آمدن مقادیر مناسبی از عامل دیگر نخواهد بود. با استفاده از الگوریتم تاگوچی چند پاسخه سطح بهینه ای حاصل شد که در آن حداقل میانگین انقباض حجمی 5.503% و حداقل ضریب شکست برابر 6.96E-05 میباشد.
    کلیدواژگان: تزریق پلاستیک، لنز، انقباض، پیچیدگی، ضریب شکست
  • احمدرضا حقیقی*، آسیه شادی پور، محمد شهبازی اصل صفحات 33-41
    در تحقیق حاضر ویژگی های جریان ناپایدار خون درطول یک سرخرگ گرفته شده ی مورد بررسی قرار می گیرد. رگ مورد مطالعه دارای گرفتگی مخروطی از نوع نامتقارن بوده و دیوارهای آن الاستیک در نظر گرفته شده است. همچنین جریان خون به صورت تراکم ناپذیر، آرام و کاملا گسترش یافته فرض شده است. برای در نظر گرفتن تاثیر ذرات معلق در خون، از مدل میکروپلار ارینگن برای توصیف سیال استفاده شده است. معادلات حاکم برجریان استخراج شده و با فرض گرفتگی خفیف ساده سازی صورت گرفته است. یک نگاشت مناسب بر روی معادلات مومنتوم و شرایط اولیه و مرزی اعمال می شود تا شبکه ی مش کسینوسی به شبکه ی مش منظم تبدیل شود. معادلات حاکم تحت شرایط مرزی عدم لغزش با استفاده از روش تفاضلات متناهی بصورت عددی حل شده است. به منظور بررسی شکل های گرافیکی در این مطالعه، توجه ویژه ای به اثرات پارامتر های مربوط به جریان و زاویه مخروطی برای بررسی مشخصات مکانیکی لحاظ شده است. همچنین مشخصه های جریان خون در طول سرخرگ الاستیک و غیر الاستیک با همدیگر مقایسه می شوندکه این امر اهمیت الاستیک فرض شدن رگ را نشان می دهد. به منظور اثبات درستی، نتایج بدست آمده با نتایج تحقیقات پیشین مورد مقایسه قرار گرفته میشود
    کلیدواژگان: جریان خون ناپایا، سیال میکروپلار، گرفتگی نامتقارن، روش تفاضلات متناهی
  • مهران قلمی چوبر، عمار بیات، غلامحسین لیاقت*، حامد احمدی صفحات 42-46
    در این مقاله تحلیل ضربه ی کم سرعت نانوذره بر نانوتیر با استفاده از تئوری تنش جفتی اصلاح شده بررسی شد. تئوری تنش جفتی اصلاح شده برای درنظر گرفتن اثرات اندازه مورد استفاده قرار گرفت. از اصل هامیلتون برای استخراج معادلات حاکم و شرایط مرزی استفاده شد و در نهایت حل عمومی برای حل آنها پیشنهاد گردید. صحت پاسخ ها با مقایسه نتایج کنونی با نتایج گزارش شده بررسی گردید. مقایسه نتایج نشان داد که مدل حاضر با دقت قابل قبولی توانایی پیش بینی رفتار دینامیکی ضربه کم سرعت را دارد. نتایج نشان می دهد با افزایش نسبت جرم، فرکانس های طبیعی نوسان کاهش پیدا کرده و سپس به مقداری ثابت میل می کنند. این مقدار برای فرکانس های دوم و سوم بیشتر است. همچنین با افزایش نسبت طول مشخصه به ضخامت، فرکانس طبیعی افزایش می یابد. قابل ذکر است که فرکانس های بالاتر در برابر تغییر نسبت یادشده حساسیت بیشتری دارند. خیز بیشینه دینامیکی نوسان با افزایش نسبت جرم افزایش می یابد. علاوه بر این از نتایج مهم این تحقیق می توان به اثر ضریب پواسون بر فرکانس طبیعی در تیرهای نانو-مقیاس اشاره کرد. وقتی که ضریب پواسون افزایش می یابد، فرکانس طبیعی کم می شود. همچنین برای نسبت های طول مشخصه به ضخامت کم، اثرات اندازه ناچیز بوده و جواب به جواب کلاسیک میل می کند. بنابراین، از تئوری تنش جفتی اصلاح شده می توان برای درنظر گرفتن اثرات اندازه در ضربه ی کم سرعت بر نانوتیر استفاده نمود.
    کلیدواژگان: ضربه ی کم سرعت، تئوری تنش جفتی، اثر اندازه
  • بهزاد جباری پور*، مهرداد مطلب پور علیشاهی صفحات 47-55
    ترکیب بین فلزی تیتانیوم آلومیناید گاما جزو گروه اندکی از مواد جدید است که قابلیت استفاده در کاربردهای سازه ای در دمای بالا را دارا می باشد، چرا که نسبت استحکام به چگالی و نسبت مدول الاستیسیته به چگالی، بسیار بالایی دارد. در این تحقیق برای دو نوع سیال دی الکتریک نفت سفید و آب دی یونیزه، تاثیر مهمترین پارامترهای ورودی فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی یعنی شدت جریان پالس و زمان روشنی پالس بر روی مشخصه های خروجی فرآیند مانند نرخ براده برداری، فرسایش نسبی ابزار و برخی شاخص های یکپارچگی سطح قطعه کار مانند زبری سطح، توپوگرافی سطح و ترک های سطحی تشکیل شده بعد از ماشینکاری بررسی می شود. نتایج این تحقیق نشان می دهد که خشن کاری ترکیب بین فلزی تیتانیوم آلومیناید بر خلاف پرداخت کاری آن به روش تخلیه الکتریکی، با راندمان بسیار بالاتری انجام پذیر است. به دلیل هدایت حرارتی بیشتر آب نسبت به نفت، هدررفت انرژی و گسترش شعاع کانال پلاسما در آب نسبت به نفت بیشتر است و این عامل باعث می گردد که انرژی حرارتی بیشتر و متمرکزتری به سطح نمونه های ماشینکاری شده در نفت وارد شود. در نتیجه، میزان دانسیته ترک های سطحی، مقدار زبری سطح و شدت تغییر توپوگرافی سطح بر روی سطح نمونه ماشینکاری شده در نفت سفید بیشتر از سطح نمونه مربوط به آب دی یونیزه می باشد ولی در مقابل نرخ براده برداری با دی الکتریک نفت سفید بسیار بیشتر از آب دی یونیزه است و فرسایش نسبی ابزار در حین ماشینکاری با نفت به مقدار قابل توجهی کمتر از آب دی یونیزه است.
    کلیدواژگان: ماشینکاری تخلیه الکتریکی، سیال دی الکتریک، ترکیب بین فلزی تیتانیوم آلومیناید، قابلیت ماشینکاری، یکپارچگی سطح
  • مسعود خانی، حمیدرضا عزت پور، غلامرضا ابراهیمی * صفحات 56-64
    در سال های اخیر، به منظور کاهش مصرف انرژی و آلودگی محیطی، کاهش وزن اجزاء در صنایع مختلفی مانند اتومبیل سازی، حمل و نقل و هوا فضا، توجهات بسیاری را به خود اختصاص داده است. بنابراین کامپوزیت های زمینه آلومینیمی تقویت شده با ذرات آلومینا و نانوتیوب کربنی به دلیل نسبت استحکام به وزن بالا، جهت کاربرد در همچون صنایعی مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. در تحقیق حاضر، نانو کامپوزیت Al/CNT-Al2O3 با استفاده از 6 پاس فرآیند اتصال نورد انباشتی(ARB) تولید گردید. برای تولید این نانوکامپوزیت، از مخلوط نانولوله های کربنی چند جداره (1 درصد وزنی) و آلومینا (2 درصد وزنی) آسیای گلوله ی شده به عنوان تقویت کننده استفاده شد. تحولات ریزساختاری و خواص مکانیکی نانو کامپوزیت در پاس های مختلف فرآیند اتصال نورد انباشتی مورد بحث و بررسی قرارگرفت. تصاویر میکروسکپ الکترونی بهبود پراکنش تقویت کننده ها را با افزایش تعداد پاس های نورد نشان می دهد. نتایج حاصل از آزمون پراش اشعه ایکس نشان دهنده ی کاهش اندازه ی دانه ها با افزایش تعداد پاس های نورد می باشد به گونه ای که اندازه ی دانه زمینه ی از 77 نانومتر برای آلومینیم در پاس 11 به 53.3 نانومتر برای کامپوزیت در پاس 6 رسید. خواص مکانیکی کامپوزیت بهبود قابل توجه ی یافت به گونه ای که نتایج افزایش 5.9 و 3 برابری استحکام کششی و سختی نانوکامپوزیت نورد شده بعد از 6 پاس نسبت به آلومینیوم آنیل شده را تایید کردند.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت دوگانه زمینه فلزی، اتصال نورد انباشتی، نانولوله های کربنی، آلومینا، خواص مکانیکی
  • همایون کنعانی*، رضا خاکی صفحات 65-76
    در مطالعه حاضر به شبیه سازی عددی جت سینستیک با هدف بهینه سازی پارامترهای هندسی و فرکانس ارتعاش آن به منظور بیشینه سازی سرعت و دبی جرمی سیال جهت جلوگیری از پدیده جدایش روی بال پرداخته می شود. پارامترهای هندسی قطر و ارتفاع حفره و همچنین قطر و ارتفاع اوریفیس جت و فرکانس ارتعاشی دیافراگم جت به عنوان پارامترهای متغیر برای بهینه سازی انتخاب شده اند. در این پژوهش با استفاده از روش رویه پاسخ، شبیه سازی های لازم برای بهینه سازی ممنتوم سیال خروجی از جت طراحی می شوند. پس از مطالعات و انجام شبیه سازی های اولیه، محدوده تغییرات پارامترهای متغیر تاثیرگذار بر بیشینه شدن توابع هدف سرعت و دبی جرمی جت تعیین می شوند. سپس با استفاده از روش رویه پاسخ 32 آزمایش جداگانه براساس پارامترهای هندسی و فرکانسی جهت پیدا کردن یک رابطه ی مرتبه دوم تعریف می شود که این مدل، توابع هدف را به پارامترهای متغیر و اندرکنش آنها مربوط می سازد. در این حالت پیش بینی مدل رویه پاسخ برای پارامتر سرعت و دبی جرمی بیشینه جت به ترتیب 22.16m/s و 0.0006kg/s می باشد. با بهره گیری از پیش بینی روش رویه پاسخ جهت بهینه سازی پارامترهای هندسی و فرکانس، ممنتوم جت افزایش چشمگیری نسبت به نمونه پایه مورد بررسی در شبیه سازی های اولیه پیدا می کند. سرعت و دبی جرمی جت به ترتیب 31% و 36% و ممنتوم جت 78% افزایش می یابند.
    کلیدواژگان: جدایش، جت سینستیک، کنترل فعال، دینامیک سیالات محاسباتی، بهینه سازی
  • شکوفه دولتی، جلیل رضایی پژند *، محمود شریعتی صفحات 77-86
    در این مقاله به تحلیل عددی مودهای شکست تحت بارگذاری ضربه تگرگ پرداخته شده است. تگرگ بدلیل ماهیت جامد و حجم بالای آب در آن، در مقایسه با باران و برف، یک خطر جدی برای هواپیما است. در پژوهش حاضر ابتدا به صحت سنجی مدلسازی عددی سازه کامپوزیت با نرم افزار المان محدود ال اس داینا تحت ضربه پرتابه صلب فولادی پرداخته شده و سپس بارگذاری ضربه تگرگ مورد بررسی قرار گرفته است. تغییر در چیدمان صفحه کامپوزیت، تغییر سرعت و شکل پرتابه از پارامترهای مورد بررسی هستند. مقایسه نتایج بین پرتابه صلب و تگرگ با جرم و سرعت یکسان نشان داد فقط مود کششی ماتریس در برخورد پرتابه تگرگ رخ می دهد، درحالیکه در برخورد پرتابه صلب همه مودهای شکست مشاهده می شود. از طرفی با افزایش زاویه چیدمان، آستانه سرعت آسیب در بارگذاری ضربه تگرگ افزایش می یابد. بیشترین و کمترین آسیب در چیدمان ±15° و ±45° مشاهده شد. همچنین با افزایش سرعت پرتابه تگرگ تعداد بیشتری از لایه ها دچار آسیب می شوند. ضربه تگرگ استوانه ای در مقایسه با تگرگ کروی سبب آسیب بیشتری در سازه کامپوزیت می شود.
    کلیدواژگان: مواد کامپوزیت، بارگذاری ضربه، تگرگ، شبیه سازی عددی
  • شاهرخ شمس*، بابک میرزاوند بروجنی، سید محمد منصوری، محمدرضا کاظمی صفحات 87-97
    دراین مقاله، باهدف محاسبه ی نیروهای آیرودینامیکی شبه پایای بال زن با بال های دوتکه به تحلیل سینماتیکی مکانیزم بال زدن روبه بالا و روبه پایین پرداخته می شود. ابتدا مکانیزم مناسب برای مدل سازی پرواز این پرندگان، با استفاده از الگوی کمپف که علاوه بر سادگی مکانیزم ازنظر تعداد درجات آزادی، حرکت بال زدن آنها را که شامل حرکت غیر هم فاز روبه بالا و روبه پایین هر تکه ی بال با پیچیدگی های مخصوص به خود را نیز شبیه سازی می کند، انتخاب می شود. براین اساس موقعیت، سرعت و شتاب زاویه ای و نیروهای وارد بر بال داخلی و خارجی به صورت تحلیلی به دست می آید. درادامه تئوری خط برآزا که برای پیش بینی توزیع نیروی برآ روی بال سه بعدی براساس خط گردابه در مرکز آیرودینامیکی مقاطع بال استفاده می شود و پیش از این نیز برای حشرات با بال یک تکه استفاده شده است، برای اولین بار در این تحقیق برای پرندگان با بال دو تکه به کار رفته است. با کمک این تئوری، متوسط نیروهای آیرودینامیکی برآ و جلوبرنده ی یک بال زن با بال دو تکه که به صورت کوپل عمل می کنند، با محاسبه فروریزش و قدرت گردابه درهر مقطع و سپس انتگرالگیری روی سطح کل بال، برحسب زمان بدست می آیند. نتایج بدست آمده برای یک بال زن با مشخصات مرغ نوروزی با سرعت پرواز5 متر بر ثانیه و وزن1 کیلوگرم، نشان می دهد که هر دو تکه بال در پرواز کروز، برای تامین نیروی برآ برابر با وزن پرنده استفاده می شوند. همچنین بال خارجی بیشترین سهم در تولید نیروی جلوبرنده را داراست. نتایج کار حاضر، تطابق خوبی با روش دینامیک سیالات محاسباتی دارد.
    کلیدواژگان: آیرودینامیک شبه پایا، بال زن، بال دو تکه، تئوری خط برآزا، مکانیزم
  • رضا قاضی، غلامحسن پایگانه، مجید شاهقلی * صفحات 98-104
    در این پژوهش ارتعاشات آزاد و رزونانس اولیه یک تیر نانوکامپوزیتی با میرایی داخلی بررسی شده است. فرض شده که نانولوله ها با آرایش و میانگین کسر حجمی های مختلف در طول تیر توزیع شده اند. سیستم شامل غیرخطی های هندسی و اینرسی می باشد. با اصل هامیلتون معادلات دیفرانسیل جزیی حرکت سیستم استخراج شده و این معادلات توسط روش گلرکین به معادلات دیفرانسیل عادی تقلیل پیدا کرده اند. برای تحلیل سیستم از تئوری اغتشاشات استفاده شده است. در تحلیل آزاد، عباراتی تحلیلی برای دامنه و فاز و فرکانس طبیعی غیرخطی به دست آورده شده است واثرات مربوط به پارامترهای سیستم نظیر ضرایب میرایی، نوع آرایش نانولوله ها، میانگین کسر حجمی و... برروی این پارامترها بررسی شده است. در تحلیل آزاد مشاهده می شود با افزایش میرایی خارجی دامنه کاهش یافته و با افزایش میانگین کسر حجمی، فرکانس طبیعی غیرخطی سیستم بزرگ تر خواهد شد. در تحلیل رزونانسی مشاهده شده است که با افزایش ضریب میرایی داخلی دامنه ی سیستم کاهش خواهد یافت و محل نقاط انشعابی سیستم تغییر می-کند. همچنین نوع آرایش نانولوله ها و میانگین کسر حجمی آن ها بر پاسخ اجباری سیستم و نقاط انشعابی تاثیر مهمی می گذارند. همچنین مشاهده می شود که با افزایش دامنه ی تحریک خارجی، دامنه ی سیستم افزایش یافته و انشعابات در ضرایب میرایی داخلی بزرگ تری به وقوع می پیوندد. یک تیر ایزوتروپیک در بیش ترین میرایی داخلی و تیر نانوکامپوزیتی در کم ترین میرایی داخلی به حالت کاملا پایدار خواهند رسید.
    کلیدواژگان: ارتعاشات آزاد، پایداری، تیر ویسکوالاستیک، نانولوله های کربنی، تئوری اغتشاشات
  • هدی شعبانی نژاد، سید عبدالرضا گنجعلیخان نسب، ابراهیم جهانشاهی جواران* صفحات 105-113
    در مقاله حاضر، شبیه سازی فرآیند احتراق و انتقال حرارت در یک مشعل متخلخل تابشی مستطیلی به صورت عددی به انجام رسیده است. واکنش چند مرحله ای هوا/ متان با جزئیات سینتیک شیمیایی برای مدلسازی فرآیند احتراق داخل محیط متخلخل در نظر گرفته شده است. با فرض عدم تعادل حرارتی بین فاز گاز و فاز جامد، معادله های انرژی جداگانه ای برای این دو فاز لحاظ گردید. محیط متخلخل محیطی خاکستری در نظر گرفته شده که قادر به جذب، پخش و صدور انرژی تابشی است ولی فاز گاز نسبت به تابش شفاف در نظر گرفته شده است. معادله های حاکم شامل معادله انرژی فاز گاز، معادله انرژی فاز جامد، معادله بقای ذرات شیمیایی و معادله انتقال حرارت تابشی بوده که بایستی به صورت همزمان حل عددی گردند. روش جهت های مجزا برای حل معادله انتقال تابشی به منظور محاسبه جمله مربوط به تابش در معادله انرژی فاز جامد استفاده شده است. نتایج شبیه سازی شامل میدان های دما برای فاز گاز و فاز جامد، توزیع نسبت جرمی ذرات و توزیع شارهای تابشی در طول مشعل می باشند. نهایتا، اثر پارامترهای مختلف مانند ضخامت اپتیکی، نسبت پخش، نسبت هوای اضافی و ضریب تخلخل بر عملکرد مشعل مورد بررسی قرار می گیرد.
    کلیدواژگان: مشعل متخلخل تابشی، احتراق، واکنش چند مرحله ای، بازده تابشی
  • هاشم بابایی*، مجید علی طاولی، علی محمودی، علی گلباف صفحات 114-122
    در این مقاله به بررسی فرآیند شکل دهی ورق های مثلثی گیردار از جنس فولاد st12 و در دو ضخامت 1 و 2 میلی متر به وسیله آب پرداخته شده است. کلیه آزمایش ها در آزمایشگاه ضربه دانشگاه گیلان و با بهره گیری از سامانه چکش پرتابه ای انجام شده و شبیه سازی عددی مراحل مختلف آن نیز به وسیله نرم افزار آباکوس صورت گرفته است. همان گونه که پیش تر اشاره شد، با بهره گیری از سامانه چکش پرتابه ای به عنوان عامل بارگذاری هیدرودینامیکی و با بررسی های تجربی متفاوت در راستای این پژوهش، تاثیر عواملی نظیر ضخامت، محل استقرار چکش و وزن آن یا به عبارتی تکانه ای که به عنوان ورودی به مجموعه اعمال می شود، مورد مطالعه قرار گرفته است. در بخش شبیه سازی عددی ورق های مثلثی، با تاکید بر مدل سازی برهم کنش بین سیال و سازه با تکیه بر شبیه سازی فاز سیال با روش هیدرودینامیک ذرات هموار و مدل کردن ورق به عنوان سازه با روش المان محدود، کل فرآیند در قالب مسئله کوپل این دو روش، شبیه سازی شده است. در این شبیه سازی ها خیز نهایی ورق، توزیع تنش بر روی آن و پدیده تمرکز تنش بررسی شده است. بحث پیرامون محل رخ دادن بیشینه خیز، موضوع دیگری است که به آن پرداخته شده است. وجود همخوانی قابل قبول، بین نتایج حاصل از شبیه سازی عددی و نتایج آزمایش های تجربی، خود دلیلی بر صحت شبیه سازی های انجام شده و نتایج حاصل از آن ها است
    کلیدواژگان: هیدروفرمینگ، ورق مثلثی، برهم کنش بین سیال و سازه، ذرات هموار هیدرودینامیکی، المان محدود
  • ادریس ترشیزی، ایمان زحمتکش* صفحات 123-134
    این مقاله به بررسی تزریق جت های دوگانه مورب نانوسیال در کانالی با جریان متقاطع آب می پردازد. در این راستا، اثر پارامترهای مختلف هندسی و فیزیکی شامل سرعت، فاصله و زاویه جت ها و همچنین، کسرحجمی نانوذرات در آنها مورد مطالعه قرار می گیرد. برای تجزیه و تحلیل مساله حاضر، مدل دوفازی اولری-اولری به خدمت گرفته می شود. این رویکرد با حل مجموعه معادلات مجزا برای سیال پایه و نانوذرات، امکان پیش بینی رفتار هر یک از فازها را به طور جداگانه در میدان جریان فراهم می کند. صحت شبیه سازی های حاضر با مقایسه نتایج حاصل با نتایج آزمایشگاهی موجود به اثبات می رسد. نتایج به دست آمده نشان می دهند که جایگزینی جت یگانه با جت های دوگانه، تبادل حرارت از سطح هدف را افزایش داده و توزیع آن را در طول صفحه یکنواخت تر می کند. علاوه بر این، مشخص می شود که افزایش در سرعت و فاصله جت ها بهبود انتقال حرارت را در پی دارد. با این وجود، تاثیر کسرحجمی نانوذرات موجود در نانوسیال تزریقی بر نرخ انتقال حرارت از سطح هدف به شدت به میزان نفوذ نانوذرات در جریان متقاطع آب وابسته است. کنکاش در نتایج حاکی از آن است که زاویه تزریق جت های دوگانه نقش پر رنگی در میزان نفوذ نانوذرات و چگونگی توزیع آنها در میدان جریان داشته و با تنظیم آنها می توان تبادل حرارت از سطح هدف را بهبود بخشید.
    کلیدواژگان: تزریق نانوسیال، رویکرد اولری-اولری، جت های دوگانه، جت مورب، جریان متقاطع
  • سید ایمان کسایی، امیررضا کوثری * صفحات 135-144
    در مقاله حاضر، مسئله طراحی مسیر یک وسیله پرنده به منظور اجتناب از برخورد با عوارض زمینی و با قید محدود بودن دامنه ارتفاع در یک دالان پروازی متاثر از شکل پستی و بلندی های زمین مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور بهبود قابلیت تعقیب پذیری مسیر طراحی شده، باتوجه به ویژگی های عملکردی وسیله پرنده، اثر دو پارامتر عملکردی بیشینه نرخ صعود و بیشینه نرخ افزایش زاویه مسیر پرواز وسیله پرنده در الگوریتم حل وارد شده است. در این راستا، کمی سازی معیار عملکرد سیستم، طی تعریف تابع های هزینه مختلف جهت کمینه سازی زمان عملیات، تلاش کنترلی و شتاب عمودی وارد بر وسیله پرنده انجام پذیرفته است. مدل سازی ریاضیاتی عوارض زمینی که به عنوان خط سیر مکانی تهدید محسوب می شود از راهکار چند جمله ای توانی جهت هموارسازی پیاده سازی شده است. در نهایت جهت حل مسئله از تئوری کنترل بهینه و راهکار برنامه ریزی غیرخطی استفاده شده است. ارزیابی مطالعات موردی و شبیه سازی های عددی صورت پذیرفته موید کارایی راهکار پیشنهادی برای حل مسئله برنامه ریزی مسیر در مانورهای پروازی با الزام ارتفاع پایین جهت تعقیب و اجتناب از خطرات مستقیم و غیر مستقیم محیطی است.
    کلیدواژگان: طراحی مسیر، تعقیب عوارض زمین، پرواز اجتناب از عوارض زمین، کنترل بهینه، دالان پروازی
  • وحید رضایی، علی محمد شافعی * صفحات 145-156
    دراین مقاله، معادلات حرکت یک منیپولاتور n لینکی ساخته شده از مواد تابعی که خواص آن یکبار در راستای طول و بار دیگر در راستای ضخامت به صورت پیوسته تغییر می کند مورد بررسی قرار می گیرد. برای استخراج معادلات حرکت از فرمولاسیون گیبس-اپل و جهت مدلسازی خاصیت انعطاف پذیری لینک ها از تئوری تیر تیموشنکو بر پایه ی روش مود های فرضی استفاده شده است. در ادامه اثر تغییر در شاخص قانون توانی بر روی رفتار ارتعاشی یک منیپولاتور دولینکی، ساخته شده از مواد تابعی برای هر دو حالتی که خواص مکانیکی لینک ها یکبار در راستای طول و بار دیگر در راستای ضخامت تغییر می کند، مورد مطالعه قرار می گیرد. با معرفی پارامتری به نام انرژی سیگنال نشان می دهیم که تغییر در اندیس قانون توانی اثر قابل ملاحظه ای بر روی رفتار ارتعاشی سیستم می گذارد؛ به طوری که می توان با انتخاب شاخص قانون توانی مناسب، ارتعاشات سیستم را به طور قابل ملاحظه ای به صورت غیر فعال (پسیو) کاهش داد.
    کلیدواژگان: تئوری تیر تیموشنکو، منیپولاتور های انعطاف پذیر، مواد تابعی، گیبس-اپل، روش مود های فرضی
  • احمد منشوری یگانه، سعید خدایگان *، محمدرضا موحدی صفحات 157-166
    فناوری ساخت افزودنی یا چاپ سه بعدی، فرآیند جدیدی در ساخت است که در آن قطعه به صورت لایه لایه ساخته می شود. یکی از مهمترین روش های ساخت افزودنی، روش تفجوشی انتخابی با لیزر می باشد. پایین بودن زمان ساخت و تنوع در مواد مورد استفاده در ساخت قطعات، از مهمترین مزایای روش تفجوشی انتخابی با لیزر است. رسیدن به کیفیت بالای محصولات از اهداف اصلی در فرآیند ساخت افزودنی محسوب می شود. تابیدگی در قطعه، یکی از عواملی است که موجب کاهش کیفیت محصولات حاصل از روش تفجوشی انتخابی با لیزر است. الگوریتم اسکن و الگوی هاشورزنی یکی از مهمترین مراحل ساخت در فرآیند SLS می باشد که بر روی تابیدگی قطعه موثر است. هدف از این مقاله، تعیین پارامترهای بهینه فرآیند SLS مانند طول بردار اسکن و تعداد آفست یا کانتور، توان لیزر، سرعت حرکت لیزر و فاصله هاشورزنی جهت کمینه سازی تابیدگی قطعه ناشی از تنش های حرارتی بر مبنای مدل اجزای محدود و روش تاگوچی است. به همین جهت ابتدا به مدلسازی اجزاء محدود فرآیند SLS پرداخته شده است. سپس جهت نمایش توانایی، دقت و صحه گذاری مدل پیشنهادی، نتایج حاصل از روش پیشنهادی با نتایج حاصل از تستهای تجربی با استفاده از دستگاه SLS حاوی لیزر CO2 مقایسه می گردد. در پایان، با استفاده از روش طراحی آزمایش تاگوچی پارامترهای فرآیند در سطوح مختلف تغییر یافته است و پارامترهای بهینه بدست آمده است.
    کلیدواژگان: الگوریتم اسکن، تفت جوشی لیزر انتخابی، مدلسازی اجزاء محدود، طول بردار اسکن، ساخت افزودنی، طراحی آزمایش ها
  • مهدی زمانیان*، علی کیماسی خلجی صفحات 167-175
    یکی از مباحث مطرح در حوزه رباتیک، کنترل حرکت ربات های چرخدار می باشد. کنترل حرکت، شامل مسائل تعقیب مسیرهای حرکت زمانی و پایدارسازی حول وضعیت (موقعیت و جهت گیری) مطلوب می شود. در مقاله حاضر این مسائل کنترلی برای ربات چرخدار دارای تریلر مورد بررسی قرار گرفته و برای این منظور یک الگوریتم کنترلی پیش بین ارائه گردیده است. بنابراین در ابتدا معادلات سینماتیکی ربات متحرک دیفرانسیلی دارای تریلر استخراج می شود. سپس، مسیرهای حرکت زمانی مرجع برای ربات تولید گردیده و در ادامه یک قانون کنترل پیش بین برای حل مسائل کنترلی تعقیب مسیرهای مرجع و پایدارسازی حول وضعیت های مطلوب طراحی شده است. روش کنترل پیش بین از اطلاعات موجود بر مبنای معلوم بودن مقادیر مسیر مرجع در زمان های آینده، به منظور کنترل سیستم در زمان حال بهره برداری می نماید. بر این مبنا خطای موقعیت نسبت به مسیر مرجع در زمان های آینده به منظور تولید ورودی کنترلی در زمان حال مورد استفاده قرار می گیرد. این روش برای مسائل کنترلی فوق الذکر توسعه داده شده و به ربات چرخدار اعمال گردیده است و آنرا به صورت مجانبی حول وضعیت های مطلوب پایدار می سازد. در پایان نتایج بدست آمده برای تعقیب مسیرهای مرجع مختلف و پایدارسازی حول وضعیت مطلوب ارائه می گردد که کارایی روش پیشنهاد شده را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: ربات متحرک چرخ دار دارای تریلر، سیستم های غیر هولونومیک، تعقیب مسیرهای حرکت زمانی، کنترل پیش بین
  • قاسم جمالی، سلمان نوروزی*، روح الله جماعتی صفحات 176-182
    در تحقیق حاضر از فرایند اکستروژن اصطکاکی اغتشاشی به عنوان یک روش جدید جهت ساخت سیم از آلیاژ آلومینیوم AA6063 استفاده شده است. جهت بهینه سازی پارامترهای فرایند از روش طراحی آزمایش تاگوچی و آرایه استاندارد L9 استفاده گردید. پارامترهای مهم فرایند از جمله سرعت دورانی، نیروی اعمالی، هندسه پیشانی ابزار و قطر روزنه سنبه به عنوان متغیرهای ورودی و معیارهای اندازه متوسط دانه و سختی به عنوان شاخص کیفیت در نظر گرفته شدند. آزمایش های کشش و میکروسختی سنجی و همچنین بررسی های ریزساختاری توسط میکروسکوپ نوری جهت ارزیابی خواص سیم تولید شده از فرایند، مورد استفاده قرار گرفتند. در بررسی نتایج، سرعت دورانی با بیش از 63 درصد مشارکت موثرترین پارامتر و پس از آن نیروی اعمالی با درصد مشارکتی قابل توجه به عنوان دومین پارامتر موثر مشخص شد. پارامترهای هندسه پیشانی ابزار و قطر روزنه تاثیر قابل ملاحظه ای بر خواص مکانیکی نمونه ها نداشته و به صورت پارامترهای فرعی فرایند معرفی شدند. با بررسی نمونه ها مشخص شد که با تنظیم صحیح پارامترهای فرایند می توان سیم سالم با اندازه دانه ای تا 23 بار ریز تر نسبت به فلز پایه تولید کرد که موجبات افزایش استحکام کششی به میزان 14 درصد را نیز به دنبال دارد.
    کلیدواژگان: اکستروژن اصطکاکی، بهینه سازی، خواص مکانیکی، تاگوچی، آلومینیوم AA6063
  • شهاب محمدمرادی، احمد اکبری*، مهدی میرزایی صفحات 183-192
    این مقاله یک روش کنترل پیش بین مقاوم را با استفاده از نامعادلات ماتریسی خطی برای سیستم تعلیق فعال خودرو با نامعینی های پارامتری ارائه می کند. از آنجا که هدف سیستم تعلیق بهبود راحتی سفر و جاده پذیری ضمن ارضای قیود سیستم تعلیق نظیر حد جابجایی تعلیق و حداکثر مجاز نیروی کنترلی است، از روش کنترل پیش بین که از متداول ترین روش های کنترل در مسایل بهینه سازی مقید می باشد، استفاده شده است. همچنین جهت لحاظ کردن قیود تعلیق در طراحی کنترل کننده از ابزار نامعادلات خطی استفاده شده است که در آن پایداری سیستم تعلیق طراحی شده در صورت برآورده شدن نامعادلات ماتریسی خطی اثبات می شود. از طرفی وجود نامعینی های پارامتری در سیستم تعلیق اجتناب ناپذیر است. در مقاله حاضر، با توسعه و محاسبه نامعادلات ماتریسی خطی جدید، روش کنترل پیش بین پیشنهادی با عملکرد مقاوم در برابر نامعینی های پارامتری طراحی شده است. به منظور ارزیابی عملکرد سیستم کنترل پیشنهادی، کنترل کننده پیش بین طراحی شده بر مدلی از سیستم تعلیق فعال یک چهارم خودرو در حضور نامعینی های پارامتری اعمال می شود. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که روش پیشنهادی کنترل پیش بین مقاوم عملکرد خوبی را با وجود نامعینی پارامتری داشته و در ارضای قیود سیستم تعلیق به خوبی عمل می کند. همچنین نتایج شبیه سازی با پروفایل های جاده مختلف، نشان دهنده مستقل بودن روش کنترل پیش بین پیشنهادی از تحریک های جاده است.
    کلیدواژگان: سیستم تعلیق فعال خودرو، کنترل پیش بین مقاوم، نامعادلات ماتریسی خطی، نامعینی پارامتری
  • مسلم نجفی، رضا انصاری*، ابوالفضل درویزه صفحات 193-203
    در این مقاله، اثر شرایط محیطی متفاوت بر خواص ضربه ای چندلایه های الیافی فلزی هیبریدشده با نانورس مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور، در ابتدا چندلایه های الیافی فلزی با استفاده از ورق های آلومینیوم، الیاف شیشه، رزین اپوکسی خالص و بهبودیافته با نانورس توسط روش لایه گذاری دستی تولید شدند. تاثیر انواع مختلف شرایط محیطی شامل پیرسازی برودتی (در دمای –196 °C در نیتروژن مایع)، پیرسازی دمابالا (در دمای 130 °C در هوای خشک) و پیرسازی رطوبتی-حرارتی (در دمای 90 °C در آب مقطر) بر خواص ضربه ای نمونه های ساخته شده با رزین اپوکسی خالص و بهبودیافته در سطوح مختلف با بهره گیری از طراحی آزمایش ها به روش رویه پاسخ مورد بررسی قرار گرفت. مدلی مناسب جهت پیش بینی تاثیر نوع پیرسازی و میزان نانوذرات بر استحکام ضربه ای نمونه ها توسعه داده شد. بر اساس نتایج به دست آمده مشخص شد که پیرسازی برودتی موثرترین نقش را در کاهش خواص ضربه ای نمونه ها دارد. درحالی که پیرسازی رطوبتی-حرارتی در بین فرآیندهای مختلف شرایط محیطی، کمترین اثر را در کاهش خواص ضربه ای چندلایه های الیافی فلزی دارا است. همچنین بررسی نتایج تحلیل عوامل تاثیرگذار اصلی نشان داد که نقش مخرب فرایندهای مختلف پیرسازی در کاهش خواص ضربه ای موثرتر از نقش مثبت نانوذرات در بهبود خواص ضربه ای چندلایه های الیافی فلزی است.
    کلیدواژگان: چندلایه های الیافی فلزی، پیرسازی برودتی، پیرسازی دمابالا، پیرسازی رطوبتی-حرارتی، نانورس
  • اصغر زاجکانی*، علی بندی زکی صفحات 204-212
    در دهه های گذشته برای پیش بینی پدیده گلویی شدگی تعدادی مدل از قبیل تئوری ورتکس پیشنهاد داده شده است. در اینجا یک مدل ورتکس که ناپیوستگی نرخ های تنش و کرنش را در لایه گلویی شدگی بررسی می کند توسعه داده می شود. این مدل بر اساس تئوری تغییر شکل پلاستیسیته کلاسیک J_2 جهت پیش بینی تکامل تغییر شکل محدود شده در مد های گلویی شدگی پایه ریزی می شود. اگرچه در نظر گیری اثر نرخ کرنش نقش مهمی در بدست آوردن نتایج درست دارد، اما معمولا اعمال آن منجر به ظاهر شدن معادلات عمده ساختاری نسبتا پیچیده ای می گردد. از این رو، یک پل ارتباطی ظریف میان مدل های گلویی شدگی های پخشی و محلی با استفاده از فرض نیروی بیشینه ساخته می شود. همچنین با تحلیل رفتار نرخ کرنش بر روی ناپایداری پلاستیک، نمودارهای حد شکل دهی با نمایش نتایج صحیح تر نسبت به مدل های موجود بدست می آیند. تاثیر سه محورگی تنش بر محلی و دو شاخه ای شدن تغییر شکل مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین یک معیار نیروی بیشینه اصلاح شده جهت پیش بینی گلویی شدگی پخشی که شرایط بارگذاری را در نظر می گیرد بکار گرفته می شود. اثرات ناهمسانگردی با بکارگیری معیار تسلیم هیل درجه دوم مطالعه می شود. زاویه گلویی شدگی به ازای شرایط مختلف از طریق بسط مدل ورتکس جفت شده با زاویه وابسته به معیار تسلیم مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
    کلیدواژگان: تکامل ناپایداری پلاستیک، گلویی شدگی پخشی و محلی، مدل ورتکس، مدل MMFC، سه محورگی تنش
  • محمود نوروزی*، آلاله انارکی حاجی باقری، محمد هادی صداقت، محمد محسن شاه مردان صفحات 213-222
    در این تحقیق به بررسی سه بعدی جریان ناپایای سیال ویسکوالاستیک حول کره در محیط بینهایت پرداخته شده است. جهت بررسی مناسبتر اثرات خواص سیال از مدل غیر خطی گزیکس به عنوان معادله متشکله سیال ویسکوالاستیک استفاده شده است. با توجه به سه بعدی بودن هندسه مورد مطالعه با تقسیم بندی دامنه محاسباتی به بخش های گوناگون از یک شبکه با سازمان در بسیاری از مناطق دامنه محاسباتی استفاده شده است. حل معادلات مومنتوم و معادلات متشکله سیال در این تحقیق توسط کد عددی منبع باز اپن فوم که از روش حجم محدود جهت مدلسازی معادلات حاکم بر جریان استفاده می کند انجام گرفته است. در ابتدا نتایج میدان سرعت و خطوط جریان سیال نیوتنی حول یک کره در محیط بینهایت ارائه شده و با ترسیم مقدار سرعت در پشت کره عدد رینولدز مربوط به ناپایداری جریان ارائه شده است. در ادامه جهت معتبر سازی این کد عددی نتایج حاصل از ضریب درگ بر روی کره با نتایج تحقیقات گذشته مقایسه شده است. سپس به بررسی جریان سیال ویسکوالاستیک بر ناپایداری گردابه-های تولیدی در پشت کره در اعداد رینولدز بالا پرداخته شده و اثرات عدد رینولدز و وایزنبرگ در تولید و ناپایداری این گردابه ها و تاثیر آن بر عدد استروهال توضیح داده شده است. نتایج نشان می دهد در اعداد رینولدز بالا اثرات خواص الاستیک بر روی رژیم جریان ناچیز بوده و عدد رینولدز در ناپایداری گردابه های تولیدی در پشت کره نقش بارزتری ایفا می کند.
    کلیدواژگان: بررسی سه بعدی، سیال ویسکوالاستیک، کره، مدل گزیکس، نرم افزار اپن فوم
  • رضا رضویلر، علیرضا فتحی *، مرتضی دردل، جمال ارغوانی هادی صفحات 223-233
    در این تحقیق روشی نوین برای تحلیل رفتار دینامیکی تیر یکسر گیردار از جنس آلیاژحافظ شکل ارائه شده است. فرض بر این است که تیر کاملا از آلیاژ حافظ شکل ساخته شده است. در ابتدا معادلات دیفرانسیل حاکم بر حرکت و شرایط مرزی مسئله بر اساس تئوری تیر اویلر برنولی و با بکارگیری اصل همیلتون توسعه یافته استخراج شده است. در معادلات استخراج شده پارامتر کرنش تغییر فاز درنقاط مختلف تیر بصورت یک متغیر داخلی تعریف شده که با زمان و مکان تغییر می کند. با استفاده از توابع شکل مود که کلیه شرایط مرزی را ارضا می کند و با بکارگیری روش گالرکین، معادلات حرکت سیستم به تعدادی معادله دیفرانسیل معمولی تبدیل شده و معادلات حاصله با استفاده از روش عددی نیومارک حل شده است.برای معین نمودن شرایط فاز آلیاژ حافظ شکل در نقاط مختلف تیر از مدل ماده سوزا جهت تعیین فاز ماده استفاده شده است. متغیر داخلی کرنش تغییر فاز که در معادلات حاکم با مختصه های زمانی کوپل می باشد با استفاده از این مدل ماده و بر اساس الگوریتم نگاشت برگشتی در هر زمان و برای هر نقطه از تیر تعیین می گردد. اثر متغیر کنترلی دما و متغیر کنترلی کرنش اولیه که بصورت جابجایی اولیه بر سیستم اعمال می شود را بر میزان میرایی سیستم، به تفصیل بررسی شده است. از نتایج بدست آمده مشاهده می گردد که با افزایش دما میزان استهلاک به علت تشکیل حلقه های هیستریزیس بزرگتر افزایش می یابد و با افزایش جابجایی اولیه سرعت میرایی در ارتعاش آزاد افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: مواد هوشمند، آلیاژ حافظ شکل، تیر اویلر- برنولی، ارتعاش آزاد، اثر هیسترزیس
  • کامران دانشجو*، حسن کشاورزیان صفحات 234-242
    در سال های اخیر، در کلاس هواپیماهای بدون سرنشین، کنترل چهارپره مورد توجه بسیاری از محققین در سراسر دنیا قرار گرفته است. در این نوع بالگرد تلاش می شود که با استفاده از نیروهای که توسط پروانه ها تولید می شود به پایداری در حالت پرواز ایستا و متحرک دست پیدا کنند. چهارپره رفتار دینامیکی غیرخطی متغیر با زمان دارد و مادام توسط نیروهای آیرودینامیکی مغشوش می شود. در شرایط اثر زمین، ویک پروانه بالگرد در اثر اندرکنش با زمین باعث اغتشاشات چشمگیری در جریان در نزدیکی پره های پروانه و همچنین بدنه پرنده می شود. این اندرکنش ها اثرات جدی بر روی خصوصیات کیفیت کنترل پرواز می گذارد و باعث ناپداری پرواز می شود. اکثر مطالعات انجام شده در زمینه اثر زمین به بررسی پرواز ایستا و فرود بالگرد متمرکز شده اند و اثر زمین به صورت پارامتر ثابت در معادلات دینامیکی وارد شده است. در این مقاله، مدل دینامیکی غیرخطی جامعی برای انواع حالت های پرواز چهارپره در نزدیکی سطح زمین در فضای حالت ارائه شده و اثر زمین به صورت تابعی از متغیرهای حالت در معادلات دینامیکی ظاهر می شود. در گام بعدی با استفاده از مدل پیشنهادی یک سیستم کنترلی PID طراحی می شود و پدیده اثر زمین در عملکرد کنترل کننده بررسی می شود. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که با کمک این مدل و کنترل کننده طراحی شده، پایداری پرواز و تعقیب مسیر بهبود چشمگیری یافته است.
    کلیدواژگان: وسایل هوایی بدون سرنشین، اثر زمین، مدلسازی چهارپره، کنترل کننده PID
  • محمد زمان ثانی، اصغر دشتی رحمت آبادی *، رضا رشیدی میبدی، مهدی زارع مهرجردی صفحات 243-254
    امروزه یاتاقان های ژورنال روغنی به طور گسترده ای به عنوان تکیه گاه مناسب برای سیستم های دوار در صنایع گوناگون به کار گرفته می شوند. هنگامی که این یاتاقان ها تحت بارگذاری در سرعت های بالا مورد استفاده قرار گیرند، ایجاد اغتشاشات گردابی منجر به برخورد و سایش در وضعیت حرکت روتور محتمل می باشد. طراحی شکل های هندسی خاص و یا به کارگرفتن روانکارهای صنعتی با ترکیبات متفاوت جدید، می تواند بر توانمندی یاتاقان های ژورنال در حفظ عملکرد پایدار دینامیکی خود در موقعیت های بحرانی تاثیرگذار باشد. از این منظر استفاده از انواع یاتاقان های ژورنال غیرمدور و روانکارهای غیرنیوتنی در حوزه روانکاری اخیرا به طور فزاینده ای مورد توجه قرار گرفته است. در پژوهش حاضر، با انتخاب روانکار غیرنیوتنی شبیه سازی شده با مدل سیال پاورلا، تاثیر پارامترهای طراحی نظیر نسبت خروج از مرکزی، نسبت منظری و اندیس پاورلا بر پایداری دینامیکی سیستم یاتاقان های ژورنال غیرمدور دو ، سه و چهار لب مورد مطالعه قرار می گیرد. در این راستا با فرض نوسانات سیکل محدود روتور حول نقطه تعادل استاتیکی با میرا شدن اثر اغتشاشات تحمیلی اولیه و استفاده از روش عددی اجزاء محدود جهت حل معادلات حاکم، محدوده پایداری سیستم در قالب مشخصه های تحلیل دینامیکی خطی نظیر فرکانس چرخش گردابی و پارامتر جرم بحرانی تعیین می گردد. نتایج حاکی از آنست که با افزایش اندیس پاورلا و کاهش نسبت منظری، دامنه پایداری دینامیکی تکیه گاه یاتاقانی توسعه می یابد. همچنین با افزایش تعداد لب ها در یاتاقان های ژورنال غیرمدور با روانکار پاورلا و تامین شرایط قرارگیری سیستم در مقادیر نسبت خروج از مرکزیت بالا، می توان به قابلیت بیشتری در میرا نمودن اغتشاشات دینامیکی دست یافت.
    کلیدواژگان: یاتاقان ژورنال هیدرودینامیکی غیرمدور، روانکار پاورلا، تحلیل پایداری دینامیکی
  • محمدرضا انصاری *، مهدی اسماعیل پور صفحات 255-265
    سرریز یک سازه هیدرولیکی است که جهت تخلیه آب اضافی پشت سد استفاده می شود تا از رسیدن آسیب به سد و فرسایش پایین دست جلوگیری شود. در مقاله حاضر جریان دوفازی آب و هوا روی سرریز پلکانی شبیه سازی شده است. به منظور شبیه سازی عددی از دو نوع مدل حجم سیال (VOF) و مدل دو سیالی استفاده شده است و نتایج حاصل از این دو مدل با یکدیگر مقایسه شده اند. مطالعه تاثیر هوادهی در سرریز پلکانی، در دو هندسه مختلف بررسی شد. در هندسه اول هیچگونه مکش هوا از طریق پلکان انجام نمی گیرد. در هندسه دوم با تعبیه حفره هایی در لبه بالایی پله ها و قرار دادن فشار برابر با فشار اتمسفر برای این نواحی، مکش هوا و تاثیر آن بر توزیع جریان بر روی سرریز محاسبه و مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان می دهد در دبی های کم جریان، مدل VOF نسبت به مدل دو سیالی نتایج دقیق تری ارائه می-دهد. در شرایطی که هوادهی در نظر گرفته شود به دلیل اختلاط فازهای آب و هوا، این مدل به خوبی مدل دو سیالی، قادر به شبیه سازی جریان سیال نمی باشد و خطای محاسبات زیاد است. به عبارت دیگر در حالت هوادهی، مدل دو سیالی به واسطه حل معادلات برای هر دو فاز، مدلی مناسب برای شبیه سازی جریان می باشد. نتایج حل عددی حاضر با مقادیر تجربی دیگر محققین مقایسه شده و مشخص گردید مدل عددی دو سیالی با خطایی کمتر از 10% قادر به پیش بینی میزان افت انرژی کل جریان در اثر عبور از سرریز پلکانی در مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده تجربی می باشد.
    کلیدواژگان: هوادهی سرریز پلکانی، مدل سازی عددی، جریان دوفازی، مدل دو سیالی، مدل حجم سیال (VOF)
  • سید شهاب الدین علویون، مسعود ضیاء بشرحق * صفحات 266-274
    در طی سال های اخیر مطالعات زیادی بر روی انتقال حرارت توربوشارژر انجام شده است، اما تحقیقات محدودی در زمینه شرایط عملکردی ناپایا توربوشارژر انجام شده است. یکی از نکاتی که مورد بررسی قرار نگرفته، توزیع دمای بدنه توربوشارژر در آزمون رسوخ حرارتی می باشد. رسوخ حرارتی مربوط به زمانی هست که بعد از کارکرد در شرایط تمام بار، بصورت ناگهانی موتور خاموش شود. به محض خاموش شدن، حرارت موجود در هوزینگ توربین به سمت هوزینگ یاتاقان منتقل شده و منجر به افزایش دمای بدنه هوزینگ، یاتاقان ها، آب بندها و روغن می شود که احتمال خرابی یاتاقان های توربوشارژر را افزایش می دهد. در این پژوهش بررسی تجربی بر روی توربوشارژر موتور بنزینی با در نظر گرفتن آزمون رسوخ حرارتی انجام شد و تاثیر پمپ آب برقی در توزیع دمای توربوشارژر نیز برررسی شد. علاوه بر اندازه گیری های مورد نیاز برای محاسبه نقاط کاری کمپرسور و توربین، مجموعه ای از حسگرهای دما بر روی توربوشارژر نصب شدند تا دمای سطوح محفظه های توربین، کمپرسور و یاتاقان بر روی اتاق آزمون موتور اندازه گیری شوند. همچنین دبی، دما و فشار هوا و آب عبوری نیز اندازه گیری شدند. بر اساس نتایج آزمون رسوخ حرارتی برای موتور با مدارخنک کاری اصلی، بعد از خاموش شدن موتور، دمای محفظه یاتاقان 60 درجه سانتیگراد افزایش می یابد و بیشینه دمای محفظه یاتاقان در نزدیکی توربین 220 درجه سانتیگراد شد. در حالیکه با اضافه شدن پمپ آب برقی توربوشارژر، میزان افزایش دمای بدنه هوزینگ یاتاقان 10 درجه سانتیگراد می باشد
    کلیدواژگان: توربوشارژر، توزیع دما، آزمون رسوخ حرارتی، پمپ آب برقی
  • بهزاد سعیدی، رامین وطن خواه* صفحات 275-285
    در این پژوهش رفتار غیر خطی میکروتیر میکروسکوپ نیروی اتمی غوطه ور درون استون، آب، تتراکلورید کربن و بوتانول، با در نظر گرفتن تئوری غیرکلاسیک گرادیان کرنشی مورد بررسی قرار می گیرد. این تئوری شامل پارامتر مقیاس طولی مواد است که اثر اندازه را در بررسی رفتار سیستم در نظر می گیرد. رفتار غیرخطی میکرو تیر میکروسکوپ نیروی اتمی ناشی از غیرخطی گری موجود در نیروی دافعه/جاذبه واندروالس بین نوک پروب و نمونه می باشد. رفتار میکروتیر غوطه ور در سیال به دلیل وجود نیروی هیدرودینامیکی به طور کلی با رفتار آنها در هوا و خلاء متفاوت است. در این مقاله پاسخ فرکانسی، شکل مود، معادلات حرکت پاره ای و معمولی، شرایط مرزی، تحلیل پایداری ، تابع پتانسیل و همچنین صفحه فاز سیستم به صورت تحلیلی بدست می آید. علاوه بر این نتایج مدل فعلی با تئوری تنش کوپل بهبود یافته مقایسه شده است. برای این منظور میکروتیر میکروسکوپ نیروی اتمی و نوک پروب متصل به انتهای آزاد آن به صورت یک جرم متمرکز در نظر گرفته می شود. انتهای گیردار این میکروتیر از طریق المان پیزوالکتریک به صورت هارمونیک تحریک شده و معادلات غیرخطی حاکم بر حرکت میکروتیر با در نظر گرفتن تئوری تیر اویلر برنولی و همچنین با استفاده از اصل همیلتون بدست می آید. با استفاده از روش گلرکین فرم دیفرانسیل معمولی معادله حرکت سیستم بدست خواهد آمد و با استفاده از رویکرد انحراف جزئی به صورت تحلیلی حل خواهد شد.
    کلیدواژگان: تئوری گرادیان کرنشی، تئوری اویلر- برنولی، پارامتر مقیاس طولی، دینامیک غیرخطی، میکروسکوپ نیروی اتمی
  • مقداد پیشگوی، سید مسعود حسینی سروری، سید حسین منصوری* صفحات 286-296
    در این مطالعه هدف ما آنالیز انتقال حرارت در محفظه احتراق یک موتور احتراق داخلی است. در محفظه احتراق یک موتور احتراق داخلی هر سه نوع انتقال حرارت یعنی هدایت، جابه جایی و تشعشع دارای اهمیت و تاثیرگذار هستند. درخصوص مطالعه جابه جایی و هدایت مساله به پیچیدگی تشعشع نیست چراکه مساله تشعشع در محفظه احتراق یک موتور احتراق داخلی مطالعه یک محیط تاثیرگذار است. در این مطالعه ابتدا یک حلگر که بتواند بطور همزمان مسئله احتراق، انتقال حرارت، جریان مغشوش را حل کند در یک نرم افزار ساخته شد، برای صحه گذاری حلگر از اطلاعات تجربی یک کوره استفاده شده و صحه گذاری حلگر انجام گردید. در انتها جهت مطالعه تاثیر انتقال حرارت تشعشعی در یک موتور احتراق داخلی ساده ترین حالت یعنی پاشش یک جت سوخت درون یک استوانه مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته این محاسبات می تواند نقاط بحرانی از منظر دما که محل تشکیل آلاینده های حساس به دما و شروع پدیده ضربه هستند را مشخص نماید.یکی دیگر از قابلیت های مطالعه انجام شده توانایی پیش بینی غلظت محلی محصولات احتراق است. همچنین نتایج نشان دهنده تاثیر انتقال حرارت تشعشعی در برخی موارد تا پنجاه درصد روی دما در محفظه احتراق خصوصا در غلظت های بالای بخار آب، دی اکسید کربن و دوده است.
    کلیدواژگان: انتقال حرارت تشعشعی، موتور احتراق داخلی، محیط خاکستری
  • آرمان عبدلی، مجتبی دهقان منشادی*، ابراهیم افشاری صفحات 297-308
    از مهم ترین قسمت های پیل های سوختی پلیمری صفحات دوقطبی می باشد که از طریق مسیر کانال هایی که به عنوان میدان جریان در این صفحات مطرح می گردد، دسترسی گازهای واکنش گر به سطح لایه های کاتالیست برای انجام واکنش های الکتروشیمیایی پیل سوختی امکان پذیر می باشد. تاکنون محققان بسیاری به طراحی میدان جریان های مختلفی برای پیل های سوختی پرداخته اند. گرچه هر یک از مدل های مطرح شده دارای مزایا و معایب مربوط به خود می باشد؛ اما یک طراحی مناسب برای میدان جریان پیل سوختی که توزیع یکنواخت گازهای واکنش گر را روی سطح لایه کاتالیست داشته باشد، دسترسی به عملکرد بالاتر و عمر بیشتر پیل های سوختی را نتیجه می دهد و از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. در این تحقیق به معرفی یک الگوی جریان جدید برای میدان جریان پیل سوختی پرداخته شده است و نتایج عددی بدست آمده با یک مدل با آرایش متداول موازی مورد مقایسه قرار گرفته شده است. میدان جریان ارائه شده به صورت مارپیچ اصلاح شده با ابعاد کلی پیل 6400 میلی متر مربع بوده که دسترسی به توزیع یکنواخت گازهای واکنش گر، چگالی جریان و دما ممکن شده است. افزایش 66 درصدی چگالی جریان محدود و رشد 1.7 برابر چگالی توان با اصلاح آرایش برای میدان جریان محقق شده است. در ادامه با در نظر گرفتن نقطه طراحی پیل سوختی بر اساس منحنی چگالی توان مدل جدید ارائه شده، به بررسی مشخصات و توان ویژه پیل سوختی در یک ماموریت هوایی پرداخته شده است و دسترسی به توان مخصوص بالا که در کاربردهای هوایی اهمیت ویژه ای دارد، حاصل شده است.
    کلیدواژگان: پیل سوختی غشاء پلیمری، طراحی میدان جریان، توزیع یکنواخت گازهای واکنش گر، کاربرد هوایی
  • امید رضا محمدی پور*، یاسر بساطی، امیر حیدری، علی جلالی صفحات 309-318
    در این پژوهش راهگزینی جریان الکترواسموتیک در مواجه با یک سه راهی دوبعدی Y شکل به صورت تحلیلی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. در این بررسی نشان داده شده است که می توان تنها با تغییر ولتاژ اعمالی در دو انتهای مجرا، مسیر عبور جریان از یک سه راهی را تعیین نمود. در بررسی تحلیلی جریان با معرفی یک سری فرضیات ساده کننده، روابطی تقریبی برای نسبت ولتاژ مورد نیاز جهت تغییر مسیر جریان و دبی عبوری پیش و پس از تغییر مسیر ارائه گردیده است. در این تحلیل فاصله دو انشعاب خروجی از سه راهی و ضخامت بی بعد لایه دوگانه الکتریکی به عنوان متغیر انتخاب شده و اثرات آنها بر شرایط نهایی جریان مورد بررسی قرار گرفته است. در بخش تحلیل عددی تمامی معادلات حاکم بر جریان شامل معادلات ناویر-استوکس، پواسون- بولتزمن و لاپلاس در هندسه سه راهی به صورت عددی و با کمک روش لتیس بولتزمن حل شده است. مقایسه نتایج روابط تقریبی استخراج شده و نتایج حاصل از حل عددی معادلات حاکم، حاکی از دقت بسیار خوب روابط استخراج شده است که در مقایسه با حل عددی پیش بینی نسبت ولتاژ مورد نیاز برای تغییر مسیر جریان و دبی جریان را با هزینه محاسباتی بسیار پایین تر فراهم می آورد. این امر خود موید مزیت استفاده از روابط معرفی شده، در طراحی سیستم های میکرو الکترو مکانیکی است.
    کلیدواژگان: جریان الکترواسموتیک، راهگزینی جریان، لتیس بولتزمن
  • مه زاد چیت ساز، مانی فتحعلی* صفحات 319-327
    در این پژوهش به بررسی تاثیر میدان مغناطیسی ثابت و یکنواخت خارجی بر خصوصیات اختلاطی یک جریان همسانگرد دوبعدی هیدرومغناطیس و مشخصه های دینامیکی و ساختاری آن پرداخته شده است. برای این منظور از شبیه سازی عددی مستقیم به روش شبه طیفی جهت حل معادلات هیدرومغناطیس دوبعدی تراکم ناپذیر بهره گرفته شده است. محاسبات نشان می دهد که میدان مغناطیسی خارجی ثابت، سبب تغییر شکل گردابه ها در راستای خطوط میدان می شود و با افزایش شدت میدان مغناطیسی این تغییر شکل افزایش می یابد. این تغییرات، بر مشخصه های دینامیکی و همچنین بازده اختلاط جریان تاثیرگذار است. بررسی بازده اختلاط نشان داد که با افزایش شدت میدان مغناطیسی و یا کاهش ضریب انتشار مغناطیسی، بازده اختلاط سیال کاهش می یابد. جهت بررسی عوامل تاثیرگذار بر کاهش اختلاط، دینامیک گردابه های کوچک و بزرگ مورد توجه قرار گرفت. بررسی اثر میدان مغناطیسی خارجی بر نرخ اتلاف انرژی که با تغییرات دینامیک گردابه های کوچک در ارتباط است نشان می دهد که نرخ اتلاف انرژی ناشی از لزجت سیال در حضور میدان مغناطیسی خارجی نسبت به حالتی که میدان مغناطیسی حضور نداشته باشد کاهش می یابد. این در حالی است که نتایج نشان می دهد نرخ اتلاف انرژی کل در مقایسه با حالت عدم حضور میدان مغناطیسی روند افزایشی دارد. از طرفی جهت نشان دادن دینامیک گردابه های بزرگ، انرژی کل، جنبشی و مغناطیسی مورد بررسی قرار گرفت و نشان داده شد که در حضور میدان مغناطیسی خارجی، به دلیل وجود نیروی لورنتز، انرژی از میدان سیال به میدان مغناطیسی منتقل می گردد که هر دو روند دینامیک گردابه های کوچک و بزرگ سبب کاهش اختلاط سیال می شود.
    کلیدواژگان: هیدرومغناطیس، جریان همسانگرد، میدان مغناطیسی خارجی، بازدهی اختلاط، روش شبه طیفی
  • عباس حسن نیاه، مجتبی موحدی * صفحات 328-336
    ورق های آلیاژ آلومینیم H34-5052 و ورق های فولاد 12-St روکش شده با آلومینیم 1050 (با ضخامت پوشش 1mm) به روش جوشکاری قوسی الکترود تنگستنی-گاز (GTAW) با طرح اتصال لبه روی هم در سه جریان جوشکاری 80، 100 و 120 آمپر با استفاده از فلز پرکننده 4047-ER (Al-Si) متصل شدند. اثر جریان جوشکاری بر ریزساختار جوش، لایه ی ترکیبات بین فلزی و استحکام کششی اتصالات بررسی شد. برای مطالعات ریزساختاری از میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی (SEM) مجهز به آنالیز طیف سنجی تفرق انرژی (EDS) استفاده شد و استحکام کششی اتصالات از آزمون کشش-برش بدست آمد. نتایج نشان داد که در تمام نمونه ها یک لایه ی واکنشی شامل دو فاز بین فلزی Al5Fe2 و Al3Fe در فصل مشترک فلز پایه فولاد 12-St با لایه پوشش آلومینیم 1050 در زیر محل جوش به صورت پیوسته تشکیل شده است. حداکثر میانگین ضخامت لایه ی واکنشی mμ 5/3~ بدست آمد که به نظر می رسد حضور لایه پوشش آلومینیم 1050 مانع رشد بیش از حد لایه ترکیبات بین فلزی Al-Fe شده است. با افزایش جریان جوشکاری، استحکام کششی اتصال به صورت تقریبا خطی کاهش می یابد و فاصله بازوهای اولیه دندریتی α-Al افزایش یافته و توزیع فازهای یوتکتیک های Al-Si غیریکنواخت شده است. در نتیجه رشد ترک را تسهیل کرده و نیروی شکست کاهش می یابد. حداکثر استحکام کششی در اتصالات معادل 190MPa ~ بدست آمد که %80~ استحکام کششی فلز پایه آلیاژ آلومینیم 34H-5052 می باشد. درحین آزمون کشش-برش شکست همه نمونه ها با زاویه °70~ از سطح آلومینیم 1050 گسترش یافت. تجزیه و تحلیل تنش در جوش نشان داد که شکست در جوش عمدتا با حداکثر تنش نرمال کنترل می شود.
    کلیدواژگان: فولاد روکش شده با آلومینیم، GTAW، ترکیبات بین فلزی، آزمون کشش-برش، آنالیز تنش
  • سیدمحمود فرمانی، مجید علی طاولی*، ابوالفضل درویزه صفحات 337-344
    در این مقاله نتایج تجربی اثر تغییر منحنی فشار بر تغییر ضخامت ورق، توزیع کرنش های شعاعی و محیطی و همچنین منحنی تنش و کرنش موثر ارائه شده است. مجموعه ای از آزمایش ها با استفاده از سامانه هیدروفرمینگ با اعمال منحنی های مختلف فشار (ممتد، اره ای، نردبانی و نوسانی سینوسی) انجام پذیرفته است و در هر گروه از آزمایش ها اثر تغییر منحنی فشار بر توزیع ضخامت به صورت کمی تعیین شده است. سپس با استفاده از نرم افزار آباکوس، نتایج عددی اثر تغییر منحنی فشار در فرآیند هیدروفرمینگ نیز مدلسازی و ارائه شده است. هماهنگی مطلوبی بین نتایج تجربی و نتایج عددی مشاهده میشود. نتایج بدست آمده نشان میدهند که با استفاده از منحنی فشار نردبانی می توان توزیع ضخامت یکنواخت تری را نتیجه گرفت. رفتار مکانیکی ورق در حین تغییر شکل پلاستیک تحت منحنی فشار نردبانی از الگوی مناسب تری برخوردار است و با استفاده از این نوع فشار می توان تاثیرات اصطکاک بین سطح قالب و ورق را به نحو مطلوب تری کنترل نمود. همچنین ثابت بودن مدت زمان پالس های اعمال فشار در منحنی های نردبانی و نوسانی، حداکثر فشار لازم برای تغییر شکل ورق را کاهش می دهد.
    کلیدواژگان: هیدروفرمینگ، بالجینگ، یکنواختی ضخامت، فشار پله ای، المان محدود
  • محمدعلی کاظمی، رحمن سیفی* صفحات 345-353
    در این پژوهش اثر تغییر شکل های پلاستیک شدید ناشی از فرآیند پرس در کانال های زاویه دار مساوی (ECAP) بر رشد ترک خستگی، خواص مکانیکی، بافت، زبری و استحکام شکست آلیاژ آلومینیوم 6063 مورد مطالعه قرار گرفته است. اندازه متوسط دانه ها پس از فرآیند به کمتر از 100nm رسید. آنالیز بافت فلز قبل و بعد از فرآیند بررسی و مقایسه شده است. رشد ترک خستگی تحت بارهای با دامنه بار متفاوت و نسبت بار یکسان در نمونه های پرس شده مطالعه شده و نتایج با حالت نمونه اولیه مقایسه شده است. تنش تسلیم و نهائی به ترتیب 230 و 79 درصد افزایش یافتند. پس از چهار پاس، افزایش طول از 16.6% به 7% کاهش یافت. نرخ رشد ترک خستگی پس از پاس اول فرآیند افزایش یافت. ضرائب معادله پاریس قبل و بعد از فرآیند تغییر نمود اما برای دامنه بار های مختلف بدون تغییر باقی ماند. استحکام شکست پس از پاس اول فرآیند کاهش و در پاس های بعدی افزایش یافت. استحکام شکست در مود ترکیبی پس از فرآیند کاهش یافت. از میکروسکوپ نیروی اتمی برای محاسبه زبری استفاده شد. تصاویر SEM برای مطالعه سطوح شکست تهیه شدند. در سطوح شکست نرم، حفره های بزرگ قبل از فرآیند و حفره های کوچک تر پس از فرآیند مشاهده شدند.
    کلیدواژگان: پرس در کانال های مساوی زاویه دار، اندازه دانه متوسط، رشد ترک خستگی، استحکام شکست
  • بهرام جلیلی، فتح الله امی *، سلمان نورآذر صفحات 354-360
    روش پاشش متقاطع سوخت مایع در جریان هوای عرضی در سیستم های پیشرانشی از قبیل موتورهای توربوجت و پس سوز آنها، موتورهای رم جت، اسکرم جت و خنک کاری محفظه احتراق قابل کاربرد می باشد. تحقیقات اولیه بر روی جت مایع متقاطع به منظور بررسی کاربردهای محیط زیستی آن از قبیل دود خارج شده از اگزوز بده اما بتدریج کاربرد آن گسترش یافت. تزریق متقاطع درمقایسه با تزریق هم جهت سوخت و هوا مناسبتر خواهد بود، زیرا اختلاف راستای تزریق سوخت با جریان عرضی هوا به اتمیزاسیون و تشکیل قطرات ریزتر کمک کرده و علاوه بر بهبود پارامترهای پاشش به عملکرد محفظه احتراق، افزایش راندمان احتراق و پایداری شعله کمک خواهدکرد. در این مقاله با تمرکز بر مطالعه تجربی و ساخت سیستم آزمایشگاهی، عوامل موثر بر شکست و مسیر جت مایع در جریان هوای عرضی مورد بررسی قرار گرفته است. تاثیر هندسه نازل، عدد وبر و نسبت مومنتوم جت مایع به هوای عرضی بر مسیر پاشش مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین معادله مسیر برای نازل های دایروی و بیضوی بدست آورده شد. همچنین طول و ارتفاع شکست نیز برای نازل بدست آورده شده است. نشان داده شد که برای نازل های بیضوی و دایروی مسیر پاشش با هم متفاوت است که این نتیجه برای طراحی محفظه احتراق بسیار مهم است. نتایج با نتایج تحقیق دیگر محققین مورد بررسی قرار گرفته و حاکی از ان است که دارای دقت بسیار بالایی بوده و همخوانی خوبی دارد.
    کلیدواژگان: جریان عرضی، مسیر جت، نازل بیضوی، نقطه شکست
  • حسین باروتکوب، کاوه حنیفی میانگفشه *، مرتضی یاری صفحات 361-372
    در این تحقیق، طراحی و تحلیل یک سیستم تولید همزمان با سیال عامل های مختلف از نظر ترمودینامیکی و اقتصادی مورد مطالعه قرارگرفته است. از مدل اگزرژی- اقتصادی و اگزرژی- زیست محیطی برای بررسی سیستم با تکیه بر هزینه محصولات، استفاده شده است. طراحی سیستم جدید برپایه سیکل رنکین آلی با محرک اولیه توربین گاز جهت برآورده نمودن اهداف مورد نیاز ایستگاه تقویت فشار منطقه نار- کنگان می باشد. این اهداف عبارتند از: تولید الکتریسیته، توان سرمایش و هزینه های تولید. با استفاده از آنالیز حساسیت، پارامترهای دمای ورودی به توربین، دیگ بخار و چگالش و فشار ورودی به توربین مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که دی کلرو تری فلورو اتان و تولوئن عملکرد بهتری در تولید الکتریسیته (1.612 مگاوات) و تولید سرمایش (6.282 مگاوات) دارند. در حالیکه دی اکسید کربن از نظر اقتصادی (103.5 دلار بر مگاژول) عملکرد بهتری دارد. با افزایش دما و فشار ورودی به توربین توان سرمایشی کاهش می یابد به جز در سیال دی اکسید کربن که سبب افزایش توان سرمایشی می گردد. همچنین با افزایش دمای چگالش و ورودی به دیگ بخار، توان سرمایشی به ترتیب کاهش و افزایش پیدا می کند. مجموع هزینه محصولات برای همه سیال عامل ها با افزایش دمای ورودی دیگ بخار و توربین و کاهش دمای چگالش، کاهش می یابد. در حالیکه برای دی اکسید کربن، در یک فشار بهینه، هزینه به مینیمم مقدار خود می رسد. محفظه احتراق و دیگ بخار به دلیل بازگشت ناپذیری ها بیشترین نرخ تخریب را در اجزای سیستم دارند.
    کلیدواژگان: اگزرژی- اقتصادی، اگزرژی- زیست محیطی، سیکل رنکین آلی، توربین گاز، گذر بحرانی دی اکسید کربن
  • محمد میرقوامی، هادی ستوده، سید فرشید چینی، علیرضا ریاسی* صفحات 373-381
    یکی از روش های جدید بهره برداری از انرژی آبی در رودخانه ها و کانال ها استفاده از نیروگاه های کوچک مجهز به توربین های محوری با ارتفاع بسیار کم می باشد. در این پژوهش روند طراحی و شبیه سازی عددی توربین با ارتفاع بسیار کم با توجه به اطلاعات نمونه ساخته شده، ارائه شده است. توربین صنعتی مورد مطالعه قادر به تولید توان450 کیلووات در ارتفاع 2.6 متر است. برای تولید هندسه توربین، کد محاسباتی با استفاده از ترکیب نرم افزارهای متلب و ایکس فویل توسعه داده شده است. در روند حل، طراحی هیدرودینامیکی اولیه با توجه به معادله اویلر برای چرخ های آبی انجام شده است. در ادامه با توجه به روش کلاسیک طراحی توربوماشین های محوری و انتخاب هیدروفویل با ضریب برآی مناسب، اطلاعات نهایی هندسی برای مقاطع پره چرخ به دست آمده است. پس از انتقال هندسه و ایجاد شبکه بندی ساختاریافته در توربوگرید برای گسسته سازی معادلات حاکم، شبیه سازی عددی با استفاده از نرم افزار سی اف ایکس انجام شده است. نتایج شبیه سازی برای مجموعه توربین شامل چرخ و پره های راهنما در بازشدگی های مختلف پره های چرخ ارائه شده اند. همچنین نتایج مربوط به امکان وقوع کاویتاسیون در بازشدگی ها و دبی های مختلف بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که استفاده از روش طراحی ارائه شده، راندمان هیدرولیکی را برای نقطه کاری در بازشدگی مبنای طراحی پره های چرخ به میزان حدود 89 درصد رسانده است. از نظر کاویتاسیون، توربین طراحی شده تنها در دبی های بالای خارج از نقطه طراحی و در بازشدگی های مثبت پره های چرخ دچار کاویتاسیون لبه ورودی می شود و در نقطه طراحی مشکل کاویتاسیون وجود ندارد.
    کلیدواژگان: توربین آبی، ارتفاع بسیار کم، هیدروفویل، راندمان هیدرولیکی، کاویتاسیون
  • مهدی مقدسیان، جعفر روشنی یان* صفحات 382-390
    در این پژوهش، بکارگیری روش بسط مرتبه بالا جهت حل مسئله کنترل بهینه به منظور انجام مانورهای پیوسته به وسیله پرنده بدون سرنشین تشریح می گردد. هدف اصلی در این پژوهش تبیین روشی جهت بکارگیری بسط سری برای حل مسئله کنترل بهینه با استفاده از معادله ریکاتی جبری جهت بدست آوردن پاسخ های با کیفیت بیشتر در مسائل کنترل بهینه غیرخطی است. بر این اساس، از پسخورد متغیرهای حالت و توان های مرتبه بالاتر آن جهت تعیین فرمان بهینه بهره گرفته می شود. ناگفته مشخص است که فرمان بهینه محاسبه شده به شکل حلقه بسته و غیرخطی خواهد بود و نشان داده شده است که عملکردی بهتر برای مسئله غیرخطی هموار خواهد داشت. در این تحقیق علاوه بر بیان کاربرد و نحوه به کارگیری بسط مرتبه بالا، روشی متفاوت برای بکارگیری آن برای مسائل کنترل بهینه تبیین شده است. به منظور بررسی عملکرد و نشان دادن کاربرد این روش، مسئله مانور پیوسته یک پرنده بدون سرنشین نوعی پیاده سازی شده است. بسط مرتبه بالا در این مثال تا مرتبه سوم استخراج شده است و دو سناریوی متفاوت پرواز برای بررسی عملکرد آن ارائه شده است. با بررسی نتایج برای این مسئله، عملکرد برتر فرمان بهینه داده شده به شکل مرتبه سوم نسبت به فرمان بهینه مرتبه اول مشخص می گردد.
    کلیدواژگان: بسط مرتبه بالا، کنترل بهینه، مانور بهینه، پرنده بدون سرنشین
  • فرهاد فرهادزاده، مهدی سلمانی تهرانی*، مهدی تاجداری صفحات 391-399
    این مقاله به مطالعه آزمایشگاهی و عددی شکست ورق آلیاژ آلومینیوم 5083، تحت کشش تک محوره و دومحوره می پردازد. برای بررسی رفتار شکست دومحوره، نمونه های کشش دومحوره صلیبی، طبق مدل لیونل، به روش های ماشینکاری و الکترو-شیمیایی، ساخته شده و به روش قلم زنی الکترو-شیمیائی شبکه بندی شداند. یک سازواره وابسته کشش دومحوره طراحی و به روش های ماشین کاری با دقت به نسبت بالاساخته شد. با استفاده از این سازواره وابسته کشش دومحوره و استقرار آن بر دستگاه کشش/فشار تک محوره اینسترون-1343، آزمون های تجربی دومحوره در دمای محیط و با نرخ کرنش متوسط 0.0003 بر ثانیه انجام شداند. برای شبیه سازی رفتار شکست از شبیه سازی اجزای محدود با در نظر گرفتن شرایط آسیب از نرم افزار آباکوس استفاده شد. در این مطالعه، چگونگی آغاز و توسعه شکست ماده، موقعیت شکست روی نمونه و در مقطع آزمون آن و نمودار نیروی روی بازوهای نمونه به صورت کیفی و کمی بررسی و نتایج تجربی و شبیه سازی مقایسه شدند. نتایج تجربی نشان می دهند که شکست در مرکز نمونه اتفاق نمی افتد. بلکه در ناحیه مقطع آزمون و در راستای گوشه های نمونه رخ می دهد. در نزدیکی بازوهای نمونه و در مقطع آزمون، کرنش ها حداقل بوده و گرادیان تنش به سمت مقطع آزمون در راستای گوشه ها است. همبستگی بسیار خوبی بین نتایج شبیه سازی و آزمایشگاهی برای موقعیت بروز شکست در مقطع آزمون، چگونگی شکست در آستانه و پس از آن، نیروهای بازوها دیده شد.
    کلیدواژگان: شکست، آزمون دومحوره، نمونه صلیبی، آلیاژ آلومینیوم 321 اچ-5083، بارگذاری دومحوره
  • حسین محمودی داریان * صفحات 400-408
    در این مقاله یک چارچوب نرم افزاری متن باز با نام «چشمه» برای حل عددی معادلات سیال با روش تفاضل محدود روی شبکه های باسازمان معرفی می گردد. طراحی ساختار داده در نرم افزار به گونه ای است که چارچوب نرم افزاری از شبکه های باسازمان با ابعاد فضایی دلخواه پشتیبانی می نماید. نرم افزار قابلیت تقسیم شبکه عددی به چندین شبکه کوچک تر جهت پردازش موازی را دارد. بعلاوه با استفاده از توابعی، پیچیدگی های برنامه نویسی پردازش موازی برای کاربر بسیار تسهیل شده است. نرم افزار با استفاده از قابلیت های جدید زبان سی پلاس پلاس، از جمله قابلیت فرابرنامه نویسی با الگوها، توسعه یافته است طوری که امکان محاسبه کارآمد عبارات حسابی و تفاضل محدود را به نحو ساده ای برای متغیرهای میدان فراهم می آورد. علاوه بر روش های تفاضل محدود خطی که به سادگی پیاده سازی می شوند، روش های غیرخطی نظیر روش های تسخیر شوک ضرورتا غیرنوسانی وزن دار پیاده سازی شده اند. همچنین امکان استفاده از روش های تفاضل محدود فشرده که منجر به دستگاه معادلات سه قطری می شوند، در نرم افزار وجود دارد. تعریف و اعمال شرایط مرزی مختلف در نرم افزار پیش بینی گردیده است. تمهیداتی نیز برای وروی و خروجی از فایل در نظرگرفته شده است. با استفاده از چندین آزمون از جریان های تراکم ناپذیر و تراکم پذیر و نیز از جریان های لزج و غیرلزج قابلیت نرم افزار نشان داده می شود.
    کلیدواژگان: نرم افزار متن باز، تفاضل محدود، شبکه های باسازمان، پردازش موازی، فرابرنامه نویسی با الگوها
  • علی فتی، محمد افتخاری، قادر فرجی *، محمود موسوی مشهدی صفحات 409-416
    در این پژوهش تاثیرات روش فشار در کانال لوله ای موازی زاویه دار یا پی تی کپ که یکی از روش های تغییرشکل پلاستیک شدید یا اس پی دی است، بر خواص ریزساختاری، مکانیکی و سوپرپلاستیسیته آلیاژ منیزیم AZ31 بررسی گردید. روش پی تی کپ در دمای 300°C انجام شد. هدف از این روش تولید لوله های فوق ریزدانه با خواص سوپرپلاستیسیته ی بالا بود. بعد از انجام 1 پاس پی تی کپ، یک ساختار چندگانه که شامل دانه های درشت احاطه شده با دانه های ریز تبلور مجدد شده بود، مشاهده شد. با انجام پاس های بعدی پی تی کپ، ریزدانگی و همگنی ریزساختار افزایش یافت. بعد از انجام 4 پاس پی تی کپ، اندازه دانه میانگین از 43 μm به 6.8 μm رسید. اندازه گیری-های میکروسختی ویکرز نشان داد که با انجام پاس های بعدی پی تی کپ که با اعمال کرنش های بالاتر همراه بود، مقدار سختی نمونه ها افزایش یافت. تصاویر شکست نگاری اس ای ام گویای آن بود که در تمام نمونه های تست کشش گرم، غالبا شکست داکتیل اتفاق افتاده است. تغییر طول شکست قابل توجه 256% در دمای تست کشش 450°C و نرخ کرنش 10-3 1/s بدست آمد که ناشی از لغزش مرزدانه ای به عنوان مکانیزم غالب تغییرشکل بود. این در حالی بود که در همین شرایط تست، نمونه ی خام پی تی کپ نشده دارای تغییر طول شکست 116% بود. درنهایت مشاهده شد که نمونه ی 4 پاس پی تی کپ شده، هم در دمای اتاق، دارای خواص مکانیکی و ریزساختاری بهتری نسبت به نمونه ی خام بود و هم در دماهای بالا، خاصیت سوپرپلاستیک قابل توجهی نسبت به نمونه خام داشت. همچنین تست پایداری حرارتی دانه ها بر روی نمونه ی 4 پاس پی تی کپ، در 5 دمای مختلف انجام شد.
    کلیدواژگان: فرآیند پی تی کپ، تغییرشکل پلاستیک شدید، آلیاژ AZ31، تغییرشکل داغ، فوق ریزدانه
  • آرین احترامی، پیام سراییان *، شهرام اعتمادی حقیقی، محمود اعظمی صفحات 417-422
    امروزه هدف اصلی استفاده از داربست ها بازسازی مجدد بافت های بدن است. انتخاب نوع و جنس داربست مهم ترین بخش کار است به طوری که در نهایت جایگزین بافت آسیب دیده می شود. با توجه به این که یکی از مکانیزم های پیشنهادی برای تغییر شکل در استخوان بر پایه ی خواص پیزوالکتریک آن است، به نظر میرسد که استفاده از مواد پیزوالکتریک به عنوان گزینه ای برای استفاده در بدن، دارای امتیازات منحصر به فردی باشد. بنابراین، سرامیک باریم تیتانات (BaTiO3) با داشتن خواص پیزوالکتریک مطلوب، دمای کوری حدود 125 درجه سانتیگراد و مشاهدات آزمایشگاهی مبنی بر غیر سمی بودن آن در بدن، به عنوان کاندیدی برای جایگزینی و شبیه سازی عملکرد بافت استخوانی، مطرح شده است. در این تحقیق با استفاده از سرامیک باریم تیتانات به عنوان یک سرامیک پیزوالکتریک و تبدیل به داربست استخوانی به روش ریختگری فومی و پوشش دهی ژلاتین هیدروکسی آپاتیت نانو ساختار بر روی آن، کامپوزیتی برای جایگزینی و شبیه سازی عملکرد بافت استخوانی ساخته شد. سپس خواص آن توسط تست های طیف سنجی مادون قرمز، آنالیز پراش اشعه ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و خواص مکانیکی مورد بررسی قرار گرفت. در انتها نتیجه گرفته شد که داربست باریم تیتانات با پوشش نانو هیدروکسی ساختار کامپوزیتی مناسبی برای استفاده در مهندسی بافت استخوان است.
    کلیدواژگان: داربست استخوانی، باریم تیتانات، ریختگری فومی، ژلاتین، هیدروکسی آپاتیت
  • جواد صافحیان، علی اکبر اکبری*، سیدکمال حسینی ثانی صفحات 423-434
    روش کنترل تطبیقی جدید معرفی شده در این مقاله مناسب برای سیستم های خطی تغییرپذیر با زمان است که در آن ها سیگنال مرجع، یک تابع هارمونیک با دامنه، میانگین و یا فرکانس متغیر است. نتایج آزمایش های عملی بر روی دستگاه آزمون خستگی سیم پیچ صدا نشان می دهد که این روش نسبت به نویز و اغتشاش مقاوم است. همچنین روش کنترلی می تواند تاخیر نامعلوم متغییر با زمان را جبران نماید. این مسئله باعث افزایش پهنای باند دستگاه شده است. در این مقاله برای طراحی سیگنال ورودی به دستگاه اصلی از مولد الگوی مرکزی (CPG) استفاده شده است. CPG به دلیل اعمال نرم تغییرات بارگذاری، علاوه بر افزایش قابلیت اطمینان صحت آزمون ها، مانع از تحریک دینامیک های فرکانس بالای دستگاه شده است. به منظور پیاده سازی روش پیشنهادی، هر کدام از مشخصات سیگنال هارمونیک، اعم از دامنه و میانگین، در حلقه های کنترلی جداگانه به روش کنترل تطبیقی مدل مرجع، کنترل می شود. میزان جفت بودن حلقه های کنترلی به یکدیگر با محاسبه ی ماتریس آرایه های بهره ی نسبی دینامیکی (DRGA) بررسی شده است. کنترلر نسبت به تغییرات دینامیک سیستم اعم از تغییرات وابسته به زمان و تغییرات ناشی از تنوع جنس نمونه های مختلف، تطبیق پذیر است. به علاوه نتایج آزمون های نشان می هد، در حضور عدم قطعیت های مختلفی از قبیل غیرخطی ها، دینامیک های مدل نشده و پارامترهای متغیر با زمان، دامنه و میانگین بارگذاری با دقت بالایی کنترل می شود.
    کلیدواژگان: مولد الگوی مرکزی، تاخیر نامعلوم متغییر با زمان، دستگاه آزمون خستگی سیم پیچ صدا، نویز و اغتشاش، کنترل تطبیقی مدل مرجع
  • محسن علی زاده، محمد آزادی *، امین فرخ ابادی، سید محمد جعفری صفحات 435-445
    نسبت استحکام به وزن قابل توجه در کامپوزیت های کربن/اپوکسی باعث شده در اکثر سازه ها خصوصا سازه های هوافضایی، استفاده از آنها مورد توجه واقع شود. به علاوه، برای افزایش قابلیت اطمینان در چنین سازه هایی، شناسایی خرابی های بالقوه و پایش مداوم آنها، لازم و مهم است. یکی از روش های جدید تشخیص عیوب در کامپوزیت ها، قبل از شکست، روش انتشار صوت است. بر این اساس، هدف از این مقاله بررسی و شناسایی انواع سازوکار های خرابی در نمونه های کامپوزیتی چندلایه سوراخدار با چیدمان 〖[0_3/〖90〗_2/0_2]〗_s، تحت بارگذاری خستگی کمچرخه در دامنه های جابجایی مختلف، با استفاده از روش انتشار صوت است. روش تحقیق بدین شرح است که نخست یک قطعه کامپوزیتی سوراخدار، تحت بارگذاری خستگی کمچرخه مطابق با استاندارد قرار گرفت. موج های الاستیک انتشاریافته حاصل از شکست قطعه توسط دو حسگر انتشار صوت از نوع نوار پهن ثبت شدند. برای تشخیص مقدار درصد خرابی از دو روش تبدیل موجک بسته ای و خوشه بندی فازی استفاده شد. نتایج این دو روش با تحلیل تصاویر حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی نیز، مقایسه گردیدند. نتایج بدست آمده از این پژوهش نشان دهنده بازدهی مطلوب روش انتشار صوت در تعیین نوع خرابی ها و مقدار درصد هریک از آن ها در کامپوزیت های چندلایه است.
    کلیدواژگان: کامپوزیت، انتشار صوت، خوشه بندی فازی، تبدیل موجک بسته ای، خستگی کمچرخه
  • محمد طیبی رهنی *، مجتبی شیدا، وحید اصفهانیان صفحات 446-456
    در این تحقیق، واکنش کاتالیستی گاز در راکتور بستر ثابت مورد بررسی عددی قرار گرفته است. در این فرآیند، جریان گاز از درون یک محیط متخلخل که سطوح آن از فلز کاتالیست مس پوشانیده شده عبور نموده و واکنش شیمیایی در مجاورت سطوح محیط متخلخل رخ می دهد. در این کار پژوهشی، سیال عامل ایزوپروپانول گازی بوده که طی یک فرآیند گرماگیر در کجاورت کاتالیست به هیدروژن و استون تبدیل می شود. از جمله پارامترهای مورد ارزیابی در این تحقیق سطح مخصوص و ناهمگونی اجزاء تشکیل دهنده محیط متخلخل می باشند. این بررسی در ضریب تخلخل یکسان و با استفاده از روش شبکه بولتزمن شبیه سازی شد و پارامترهای نسبت تبدیل واکنش دهنده و افت فشار ایجاد شده در اعداد رینولدز مختلف مورد ارزیابی و بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که در راکتور با سطح مخصوص بیشتر، با افزایش عدد رینولدز، نسبت تبدیل واکنش دهنده به فرآورده نیز افزلیش (تقریبا یک مرتبه) می یابد. اما با افت فشار بیشتری (تقریبا 5 برابری) نیز مواجه می شود. همچنین، گرادیان دمایی در راکتور با سطح مخصوص بیشتر، یکنواخت تر و افت دمایی آن نیز بیشتر می باشد. پارامتر ناهمگونی اجزاء نیز در دو راکتور با چیدمان کوچک به بزرگ و بزرگ به کوچک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج افت فشار نشان داد که هر دو راکتور از وضعیت یکسانی پیروی می کنند، اما نسبت تبدیل واکنش دهنده با افزایش عدد رینولدز در راکتور با ساختار بزرگ به کوچک، اندکی بیشتر می باشد.
    کلیدواژگان: سطح مخصوص، ناهمگونی اجزاء، محیط متخلخل، واکنش شیمیایی سطحی، روش شبکه بولتزمن
  • محمد هاشم صالحی مجرد، رضا حسن زاده قاسمی*، مسعود کرامتی صفحات 457-462
    در این مقاله به بررسی خواص الاستیکی نانوعملگر پریفولدین در مقیاس میکروسکوپی می پردازیم. پریفولدین یک چپرون مولکولی است که از تجمع پروتئین هایی که اشتباه تا خورده اند جلوگیری می کند. پریفولدین همچنین می تواند به عنوان یک نانوعملگر برای حمل محموله یا انتقال دارو ایفای نقش نماید. در این راستا شبیه سازی دینامیک مولکولی هدایت شده بکار رفته است که به بررسی ثابت فنر در آزمایش مولکولی بر اساس نظریه دو فنر سری شده می پردازد. نتایج حاصله برای محاسبه مدول یانگ و بررسی خواص مکانیکی نانوعملگر پریفولدینی مورد استفاده قرار گرفته است، نتایج نشان می دهد که نانو عملگر پریفولدینی رفتارهای متفاوتی به سرعت های مختلف کشیدن نشان می دهد و همچنین این نتایج امکان بررسی پایدار ماندن هر کدام از شاخه های نانوعملگر پریفولدینی در مقابل شرایط متفاوت کشش را فراهم می کند. مدول یانگ بدست آمده برای شاخه های پریفولدین به میزان (3 - 3.3 ± 0.01 Gpa) حاصل شده است. درک صحیح و کامل خواص مکانیکی نانوعملگر پریفولدینی امکان بررسی دقیق تر کاربرد آن در دارورسانی هوشمند و انتقال محموله های بیماری زا را فراهم می کند.
    کلیدواژگان: نانو عملگر پریفولدینی، خواص الاستیکی، دینامیک مولکولی هدایت شده، مدول یانگ
  • مرتضی سجادی، محمد عطایی*، محسن اکرامیان صفحات 463-468
    در سیستم های کنترل اگر بنا به دلایل مختلف مانند بحث هزینه، شرایط محیطی و سایر موارد نتوان به وسیله ی حسگر حالت های سیستم را اندازه گیری کرد، از رویتگر برای تخمین حالت ها استفاده می شود. در این مقاله، یک رویتگر بهره بالا برای کلاس خاصی از سیستم های غیرخطی به فرم مثلثی، با تاخیر همزمان و متفاوت در حالت، ورودی و خروجی پیشنهاد داده می شود. با فرض مشخص بودن میزان تاخیرهای زمانی موجود در فرآیند، شرایط مناسب برای تضمین همگرا شدن مجانبی خطای بین حالت های تخمین زده شده با استفاده از رویتگر پیشنهادی و حالت های واقعی و نامعلوم سیستم به صفر، با استفاده از قضیه ی لیاپانف-کراسفسکی فراهم می شود. شروط لازم برای اثبات پایداری مجانبی رویتگر به این صورت به دست می آید که میزان تاخیر زمانی در خروجی فرآیند از یک مقدار مشخص کمتر و همچنین پارامتر بهره بالا موجود در ساختار رویتگر از مقادیر مشخصی بزرگ تر باشد. برای ارزیابی عملکرد رویتگر پیشنهادی، نتایج شبیه سازی بر روی سیستم پاندول معکوس که با موتور جریان مستقیم کنترل می گردد، نشان داده می شود.
    کلیدواژگان: سیستم های غیرخطی تاخیردار، فرم مثلثی، رویتگر بهره بالا
  • پویا فهیمی، مصطفی باغانی*، محمدرضا ذاکرزاده صفحات 469-477
    در این کار مدل سازی و تست تجربی رفتار پیچشی میله ی ساخته شده از آلیاژ حافظه دار مورد بررسی قرار گرفته است. تست های تجربی مطالعات قبلی نشان داده اند که جهت های مختلف بارگذاری در پاسخ گشتاور پیچشی-زاویه موثر می باشد. به همین منظور، در این مقاله با استفاده از مدل یک بعدی نامتقارن برینسون و تبدیل آن به مدل پیچشی، اثر عدم تقارن در پیچش میله، با تعریف پیچش مثبت به صورت پیچش در جهت عقربه های ساعت و پیچش منفی به صورت پیچش در خلاف جهت عقربه های ساعت، مورد بررسی قرار گرفته شده است. با در نظر گرفتن یک کرنش خطی در راستای میله و تبدیل آن به تنش و انتگرال گیری از تنش ها در هر مقطع از میله، رفتار ممان پیچشی بر حسب زاویه در طی یک روند عددی بدست آمده اند. با انجام تست تجربی بر روی میله، پارامتر های مربوط به مدل نامتقارن برینسون از جمله دما های تغییر فاز بدست آمده اند که تطابق بیش از 95 درصدی بین تست تجربی و مدل ارائه شده ملاحظه می شود. در بخش نتایج به صحت سنجی پارامتر های بدست آمده و همچنین به تحلیل پارامتری میله آلیاژ حافظه دار پرداخته شده است. میانگین درصد خطا در مقایسه با تست تجربی برای مدل نامتقارن 5 درصد و برای مدل متقارن 15 درصد می باشد. همچنین بارگذاری ناقص میله آلیاژ حافظه دار مورد بررسی قرار گرفته و نتایج تست تجربی با مدل مقایسه شده است که نتایج حاکی از تطابق قابل قبول مدل نامتقارن با تست های تجربی می باشد.
    کلیدواژگان: آلیاژ حافظه دار، مدل پیچشی، مدل نامتقارن برینسون
  • امیرپویان ظهیری، احسان روحی * صفحات 478-484
    مدل های زیرشبکه ای با کمترین اتلافات، یک جایگزین ساده برای مدل های اسماگورینسکی برای اعمال اثر مقیاس های زیرشبکه ای در روش شبیه سازی گردابه های بزرگ می-باشند. اخیرا یک عضو جدید از این خانواده با نام مدل زیرشبکه ای غیر همسانگرد با کمترین اتلافات معرفی شده است. مدل غیر همسانگرد با کمترین اتلافات از نوع مدل های زیرشبکه ی لزجت-گردابه ای و استاتیکی می باشد و علاوه بر اینکه دارای هزینه ی محاسباتی کمتری در مقایسه با مدل اسماگورینسکی دینامیکی می باشد، قادر است اثر جهات مختلف را در محاسبه ی تنش های زیرشبکه ای در نظر بگیرد و همچنین قادر به تحلیل جریان های در حال گذار از حالت لایه ای به آشفته نیز می باشد. در مطالعه حاضر، مدل زیر شبکه ای مذکور برای اولین بار در نرم افزار مرجع باز اپن فوم اعمال شده است و عملکرد آن در پیش بینی رفتار جریان در داخل یک کانال با جریان هوای حرکت داده شده توسط اختلاف فشار ارزیابی شده است. دقت مدل موردنظر در اعداد رینولدز مختلف شامل جریان های درحال گذار و کاملا اغتشاشی بررسی و نتایج حاصل با نتایج مدل اسماگورینسکی دینامیکی و شبیه سازی عددی مستقیم مقایسه شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که این مدل زیرشبکه ای در گستره ی وسیعی از اعداد رینولدز دارای دقت بسیار بالایی در محاسبه ی پروفیل های سرعت لایه ی مرزی و کمیت های اغتشاشی مرتبه ی اول و دوم می باشد.
    کلیدواژگان: مدل زیرشبکه ای غیر همسانگرد با کمترین اتلافات، مقیاس های زیرشبکه ای، جریان کانال آشفته، نرم افزار اپن فوم
  • حامد صادقی، جواد پشتان *، مصطفی مطلوبی صفحات 485-494
    آنالیز انتشار عیب، روشی مبتنی بر نظریه گراف برای مطالعه نحوه انتشار اثرات عیوب و اغتشاش ها در اجزا سیستم می باشد. در نظر گرفتن نحوه انتشار و تداخل اثرات عیوب و اغتشاش ها در طراحی الگوریتم های تشخیص عیب و سیستم های پایش وضعیت ، سبب افزایش قابلیت اطمینان و کاهش اخطار های اشتباه می گردد. در این مقاله برای یک سیستم شامل الکتروموتور القایی و پمپ گریز از مرکز با استفاده از آنالیز مد های خرابی و اثرات، عیوب و اغتشاش های محتمل برای هر یک از بخش های سیستم موتور و پمپ تعیین گردیده اند. سپس با استفاده از آنالیز انتشار عیب مدلی منطقی برای توصیف ارتباط بین بخش های مختلف و نیز نحوه انتشار اثرات الکتریکی، ارتعاشی و فرآیندی عیوب و اغتشاش های محتمل بدست آمده است. با استفاده از این مدل می توان در طراحی روش های تشخیص عیب، تداخل اثرات اغتشاش و عیب را در نظر گرفت و در نتیجه اثرات مناسب یا بعبارت دیگر ساختار سنسورهای لازم برای تشخیص مقاوم عیوب را تعیین نمود. در این مقاله پس از انجام آنالیز انتشار عیب، از یک سیستم آزمایشگاهی به منظور صحت سنجی نتایج بدست آمده استفاده شده است.
    کلیدواژگان: آنالیز انتشار عیب، موتور القایی، پمپ گریز از مرکز، تشخیص عیب، روش مبتنی بر سیگنال
  • محمدرضا شبگرد*، احد قلی پور صفحات 495-504
    ماشینکاری تخلیه الکتریکی یکی از پرکاربردترین روش های ماشینکاری غیرسنتی برای ماشینکاری های در ابعاد کوچک، ماشینکاری اشکال پیچیده و ماشینکاری مواد سخت با استحکام بالا می باشد. در این مطالعه برای غلبه بر مشکلات و محدودیتهای فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی مانند نرخ براده برداری پایین، فرآیند ترکیبی ماشینکاری تخلیه الکتریکی به همراه میدان مغناطیسی خارجی و ارتعاشات فراصوتی ابزار معرفی شده و برای ماشینکاری فولاد گرمکار AISI H13 از آن استفاده می شود. در این تحقیق، با انتخاب شدت جریان و زمان روشنی پالس بعنوان پارامترهای ورودی متغیر موثر بر عملکرد فرآیند، آزمایشاتی به روش فول فاکتوریل طراحی شده تا تاثیر اعمال میدان مغناطیسی خارجی و ارتعاشات فراصوتی ابزار بر نرخ براده برداری و نرخ سایش ابزار مشخص شود. مطابق نتایج این مطالعه، اعمال همزمان میدان مغناطیسی خارجی حول فاصله گپ و ارتعاشات فراصوتی به ابزار در فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی، علیرغم افزایش نرخ سایش ابزار، نرخ براده برداری را نسبت به فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی در بیشترین حالت 60%، نسبت به فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی به همراه میدان مغناطیسی در بیشترین حالت 55% و نسبت به فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی به همراه ارتعاشات فراصوتی ابزار در بیشترین حالت 40% افزایش می دهد. این افزایش در همه زمان های روشنی پالس و شدت جریان ها، به جز در شدت جریان 32 آمپر اتفاق می افتد. در شدت جریان 32 آمپر به دلیل تداخل اثر اعمال میدان مغناطیسی خارجی حول فاصله گپ و ارتعاشات فراصوتی به ابزار، نرخ براده برداری و نرخ سایش ابزار کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: ماشینکاری تخلیه الکتریکی، میدان مغناطیسی خارجی، ارتعاشات فراصوتی ابزار، نرخ براده برداری، نرخ سایش ابزار
  • مهدی ابراهیم خانی، غلامحسین لیاقت*، حامد احمدی صفحات 505-513
    در این مقاله فروریزی جاذب انرژی تیوب مانند کامپوزیتی تحت بار ضربه ای به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته و شبیه سازی شده است. تیوب مورد نظر، توسط چند لایه المان پوسته ی مقید شده مدلسازی شده و اثر آغازگر با کاهش پیوسته طول لایه های پوسته نسبت به یکدیگر در نظر گرفته شده است. شبیه سازی آسیب داخل لایه ای با استفاده از مدل ساختاری برحسب روابط آسیب در محیط های پیوسته صورت گرفته که در آن شکست، مطابق معیارهای تسلیم LaRC03/04 آغاز و با رفتاری خطی در راستای ماتریس و دوخطی در راستای الیاف، گسترش می یابد. در این مدل برای در نظر گرفتن اثرات اندازه مش از قانون پهنای ترک استفاده می گردد که در آن انرژی جذب شده بر حسب طول مشخصه المان نرمالیزه می شود. ترک های بین لایه ای با اتصال قید جداشونده ، طبق فرمول بندی نیرو-جدایش مدل شده و برای از بین بردن اثرات اندازه مش از معیار طول ناحیه چسبندگی بهره برده شده است. اکثر خواص مکانیکی مورد نیاز برای مدلسازی با استفاده از تست های استاندارد بدست آورده شده است. برای صحت سنجی نتایج عددی، تست های ضربه در دستگاه سقوط وزنه انجام شده است. قطعات به روش تزریق رزین توسط پمپ خلاء ساخته شده و داده های خروجی با استفاده از کانال فرکانسی کلاس 600 فیلتر شده است. تطابق قابل قبولی بین داده های تجربی و مدلسازی بدست آمده است.
    کلیدواژگان: ضربه پذیری، شکست کامپوزیت، جذب انرژی، آنالیز اجزاء محدود، بار ضربه ای
  • محمدرضا صالحی کلاهی، حسین معین خواه * صفحات 514-522
    در این مقاله به بررسی رفتار دینامیکی و ارتعاشات غیر خطی یک میکروتیر دو سرگیردار با شکل اولیه منحنی و تحت تحریک الکترواستاتیک پله پرداخته شده است. میکروتیرهای منحنی تحت بارگذاری عرضی، ممکن است دو حالت پایدار را از خود نشان دهند و این ویژگی اساس پیدایش سیستم های میکروالکترومکانیکی دوپایا می باشد. معادلات حرکت با استفاده از روش انرژی و اصل همیلتون استخراج شده و سپس با استفاده از پارامترهای بی بعد سازی مناسب، در فرم بی بعد نوشته شده است. با استفاده از یک مدل کاهش مرتبه بر مبنای روش گالرکین، معادله بی بعد به دست آمده گسسته سازی شده و به یک دستگاه معادلات دیفرانسیل معمولی و غیرخطی تبدیل شده است. روش رانگ-کوتای مرتبه چهار برای حل دستگاه معادلات به کار برده شده است. برای شبیه سازی اجزای محدود از نرم افزار کامسول مولتی فیزیکس استفاده شده است. در ادامه تاثیر پارامترهای مختلف نظیر پارامتر ولتاژ، میرایی، خیز اولیه نقطه میانی و طول گپ بر روی رفتار دینامیکی میکروتیر بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش خیز اولیه نقطه میانی، ولتاژ بحرانی پولین کاهش می یابد. همچنین مشاهده شد که افزایش پارامتر میرایی از انتقال به دومین حالت پایدار جلوگیری می کند.
    کلیدواژگان: سیستم های میکروالکترومکانیکی، میکروتیر منحنی، دوپایا، مدل کاهش مرتبه، کامسول مولتی فیزیکس
  • شهاب شادمانی، سیدمجتبی موسوی نایینیان*، مسعود میرزایی، رامین قاسمی اصل، غلامحسین پوریوسفی صفحات 523-530
    در پژوهش های آیرودینامیک خودرو، جسم احمد یک مدل استاندارد از انواع وسایل نقلیه جاده ای است که جریان های بازگشتی در انتهای آن سهم عمده ای در نیروی پسا وارد بر مدل دارد. در این مقاله تاثیر عملگر پلاسمایی در کنترل جریان حول یک جسم احمد با زاویه سطح شیب دار پشتی °25 در سرعت جریان آزاد 10 متر بر ثانیه مورد تحلیل تجربی قرارگرفته است. با نصب عملگر پلاسما بر روی لبه ابتدایی سطح شیب دار پشت مدل، در حالت های تحریک پایا و ناپایا، به وسیله دستگاه مبدل فشار توزیع فشار بر روی سطوح شیب دار و عمودی پشت مدل بدست آمد. سپس با استفاده از لودسل نیروی پسا اندازه گیری و در نهایت با تزریق دود جریان عبوری از ناحیه انتهای مدل مرئی سازی گردید. نتایج حاصل از توزیع فشار و مرئی سازی نشان داد با اعمال تحریک پلاسما لایه برشی جداشده از روی لبه سطح شیب دار پشتی به سطح نزدیک شده و متعاقبا ناحیه گردابه پشت مدل کوچک می شود. در حالت تحریک پایا تغییرات الگوی جریان محسوس تر بوده و میزان کاهش نیروی پسا حدود 7.3% است، درحالی که این میزان در حالت تحریک ناپایا حدود 5% است.
    کلیدواژگان: محرک پلاسما، نیروی پسا، تونل باد، جسم احمد
  • مهدی محمدی، مرتضی خیاط* صفحات 531-541
    جوشش استخری توانایی دارد که شار حرارتی زیادی را در یک اختلاف دمای کوچک منتقل نماید و این امر می تواند با استفاده از روش های اصلاح و بهبود سطح افزایش پیدا کند. در پژوهش حاضر به بررسی انتقال حرارت جوشش استخری بر روی 4 سطح با جهت گیری های مختلف پرداخته شده است. به همین منظور یک دستگاه آزمایشگاهی طراحی و ساخته شد. هدف اصلی، ارائه یک روش ساده و مقرون به صرفه و با ماندگاری طولانی تر در کارهای صنعتی، همراه با داشتن بیش ترین میزان شار حرارتی بحرانی در برابر کم ترین اختلاف دمای سوپر هیت سطح بوده است. نتایج بدست آمده از مطالعه نشان داده که فاکتور زبری سطح باعث به تعویق افتادن اتصال حباب ها شده و شار حرارتی اندکی افزایش می یابد. علاوه بر فاکتور زبری، دو فاکتور تفکیک حباب از سیال در فرآیند دفع گرما و تغذیه بیشتر سایت های هسته زایی و میکرولایه زیرین حباب می توانند با اهمیت تر از زبری سطح باشند. به طوری که سطح با زبری کم تر و با جهت گیری زبری یک بعدی افزایش شار حرارتی بیش تری را نسبت به سطح با زبری بیش تر و با جهت گیری زبری دایروی شکل نشان داده است. در انتها با ایجاد یک سطح میکروکانال که ترکیبی از روش های تفکیک سیال- حباب و تغذیه بیش تر میکرولایه زیرین حباب بوده است، می توان بدون اضافه کردن هیچ گونه ذرات اضافی به سیال پایه، شار حرارتی را تا 131% و ضریب انتقال حرارت را تا 211% افزایش داد.
    کلیدواژگان: جوشش استخری، جهت گیری سطح، حرکت حباب، شار حرارتی بحرانی، ضریب انتقال حرارت
  • محمد مهدی غفاری، حامد جمشیدی اول* صفحات 542-550
    در این پژوهش، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی به همراه ذرات تقویت کننده بر روی آلیاژهای آلومینیم AA2024-T351 و AA6061-T6 با استفاده از سرعت چرخشی 800 دور در دقیقه و سرعت جوشکاری 31.5 میلی متر بر دقیقه مورد بررسی قرار گرفت. نمونه ها در چندین زمان مختلف به منظور مطالعه اثر ذرات SiC روی سینتیک پیری در مناطق متالورژیکی مختلف تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند. نتایج میکروسختی سنجی ویکرز و میکروسکپ نوری نشان دادند که ذرات تقویت کننده در منطقه اغتشاشی باعث افزایش سنتیک پیری و اندازه دانه ریزتر می شوند. همچنین ذرات SiC نانو بعد از عملیات حرارتی پس از جوشکاری در منطقه اغتشاشی باعث سختی بالاتر نسبت به ذرات افزودنی SiC میکرو در منطقه اغتشاشی شدند. اگرچه اتصال حاوی SiC نانو استحکام بالاتری را پس از عملیات حرارتی نشان داد، اما روند افزایش استحکام برحسب زمان پیری در کلیه اتصال ها یکسان و حداکثر استحکام اتصال بعد از 20 ساعت پیرسازی مصنوعی در °C 160 بدست آمد. موضع شکست بعد از عملیات حرارتی پس از جوشکاری بوسیله ضعیف ترین نقطه اتصال کنترل شد و در همه اتصال ها در نزدیکی منطقه متاثر از حرارت و کار مکانیکی سمت AA6061 واقع شد. رفتار مکانیکی اتصال بعد از عملیات حرارتی پس از جوشکاری مشابه رفتار تنش-کرنش فلز پایه AA6061 است.
    کلیدواژگان: جوش کاری اصطکاکی اغتشاشی، آلیاژهای غیرهمجنس آلومینیم، عملیات حرارتی پس از جوش کاری
|
  • Mehran Charkhi, Davood Akbari * Pages 1-10
    In this paper, the study application of pre-heating on the repair welds in the steel pipes and analysis of thermo-elastic-plastic molding of this process was investigated using finite element method. In order to verify the model, experimental data for repair welding of carbon steel pipe, obtained by deep hole drilling method, were utilized. Good agreement was observed between the finite element and experimental data. The results indicated that the developed computational method is an effective tool to predict the residual stress of pipes in the repair welded. The present finite element model was developed in repair welded carbon steel and stainless steel pipes to consider the effect of preheating. It was observed that by increasing the preheating temperature in the repair welded pipes, tensile axial residual stresses on the inner surface and outer surface of the carbon steel and stainless steel pipes decreased 35 and 50 percent respectively, but the compressive axial residual stresses on the outer surface have small variation. Moreover, by increasing the preheating temperature tensile hoop residual stresses on the outer surface on the stainless steel side and tensile hoop residual stresses on the inner surface on the carbon steel side decreased, but only a small variation was observed on the compressive hoop residual stresses. In general, there is no significant effect on the magnitude and distribution of hoop residual stresses on the inner surface of the stainless steel pipe. Also, high preheating temperatures will have wider distribution of axial residual stresses.
  • Mohammad Talafi Noghani *, Mohammad Hossein Shaeri, Arezoo Esmaeili, Ahmad Razaghian Arani Pages 11-20
    In the current research, the effect of severe plastic deformation on microstructure and mechanical properties of Al-7075 alloy focusing on toughness was investigated. For this purpose, the Al-7075 alloy was subjected to ECAP process up to 4 passes by route BC at room temperature. Microstructure and fracture surface of the specimens were analyzed by optical and electron microscopy and mechanical properties were studied by hardness, tensile and impact tests. Dynamic and static toughness of the alloy were measured from the area under the stress-strain curve and impact test, respectively. The experimental data revealed that after 4 passes of ECAP, the grain size decreased from 40 µm to about 600 nm, and the hardness and strength of the specimen increased about 2 times in comparison with initial material. Static and dynamic toughness decreased about 62% and 30% after the first pass of ECAP, respectively. While, by increasing the pass number, the static toughness increased and dynamic toughness remained approximately constant. The fracture surface of specimens revealed that the fracture of all specimens was ductile. ECAP process caused a considerable increase in strength of Al-7075 (more than 100 percent), whereas, the toughness declined slightly during ECAP process (about 30 and 5 percent in dynamic and static toughness, respectively). So, it can be concluded that one the most advantages of ECAP process in comparison with common forming process is the notable improvement of strength without considerable sacrifice of toughness.
  • Hamed Barghikar, Peiman Mosadegh*, Mehdi Ranjbar, Mahmood Masoomi Pages 21-32
    This study investigates the effect of injection parameters on the geometric and optical quality of a Bi-convex lens injected with PMMA polymer. An important part of this research is the effect of each parameter on the geometric and optical quality of the lens and the obtaining of optimal quantities for injection. According to the results of this study, the effective factors simultaneously on the geometric quality and the optical quality of these types of lenses are melt temperature, packing time, injection pressure and packing pressure, respectively. These factors indicate that the simultaneous control of the pressure, in the mold cavity both during the injection and at the packing stage, can represent a suitable injection with minimal optical errors. According to the collected data, the average volumetric shrinkage check is 5.847% singly, in this case the refractive index is equivalent to 7.12E-05. The refractive index analysis is 6.28E-05 singly. In this case, the minimum average volume contraction is 9.1%. Therefore, optimizing and minimizing one of the geometric or optical factors will not produce the proper values of the other factor. Using the multi response Taguchi method, is obtained the minimum average volumetric shrinkage is 5.503% and the minimum refractive index is 6.96E-05.
  • Ahmad Reza Haghighi *, Asiyeh Shadipour, Mohammad Shahbazi Asl Pages 33-41
    In the present study, properties of unsteady blood flow through an stenosed artery is investigated. The study has a tapered artery stenosed and asymmetric elastic walls is considered. The flow of blood is assumed to be incompressible, laminar and fully developed. To consider the effect of suspended particles in the blood, fluid model is used to describe micropolar Eringen. Governing equations are extracted and Mild stenosis approximation is applied to simplify. Also, an suitable converted is applied to momentum equations, initial and boundary conditions, the cosine shape mesh grid to regular mesh grid by utilizing suitable transformation. Non-slip boundary condition equations using finite difference method is solved numerically. To investigate the graphical shapes in the study, the effect of parameters related to flow and tapered angle has been the matter of into rest to investigate the Axial and rotational velocity profiles, the volumetric flow rate, Wall shear stress and the resistance to flow. Characteristics of elastic and non-elastic artery are compared and the results confirm the importance of elastic assumed artery. To confirm the accuracy results, these are compared the results of previous literature.
  • Mehran Ghalami-Choobar, Amar Bayat, Gholam Hossein Liaghat *, Hamed Ahmadi Pages 42-46
    In this paper, low velocity impact on nano-beam using couple stress theory was investigated. Modified couple stress theory was utilized to capture size-dependent effects. Hamilton’s principle was employed to derive governing equations and boundary conditions and then general solution was proposed. The solutions validity was confirmed by comparing present results with that of the literature. Comparing the results shows the present theory is capable to predict low velocity dynamic behavior with acceptable accuracy. The results show as mass ratio increased, natural frequencies decreased and then trend to a constant value. This limit is higher for second and third natural frequencies. Also, the natural frequencies increased when characteristic length to thickness ratio increased. It can be noted higher natural frequencies are more sensitive to variation of this ratio .Furthermore, maximum dynamic deflection raised when mass ratio increased. Moreover, a considerable result from this study is the profound effect of poison ratio on natural frequencies for nano-sized beams. As Poisson’s ratio increased, natural frequencies increased. Also, for low length scale to thickness ratio the size effect is insignificant and response trend to classic solution. Therefore, the couple stress theory can be employed to take into account size effects in low velocity impact on nano-beam problem.
  • Behzad Jabbaripour *, Mehrdad Motallebpouralishahi Pages 47-55
    The intermetallic compound of gamma titanium aluminide is a kind of recently developed material which has outstanding potential for utilization in high temperature structural applications due to higher ratios of strength to density and also elasticity modulus to density. In this study with considering two dielectric fluids of kerosene and de-ionized water, the effects of the most important input parameters of electrical discharge machining including pulse current and pulse on time on the output characteristics of material removal rate, tool wear ratio, some surface integrity criteria such as surface roughness and cracks, are investigated. The results indicate that, rough machining of titanium aluminide in contrary to finishing of this material, is performed efficiently. As the result of more thermal conductivity coefficient of water comparing with kerosene, the energy dissipation or loss and also plasma channel radius expansion in water is noticeably more than kerosene. This issue leads to more concentration and higher rates of thermal energy on the machined surface in the case of kerosene. Consequently, the density of surface cracks, surface roughness and intensity of surface topography alterations for the machined surface in kerosene is more than the samples which are machined in de-ionized water, but in contrary, the material removal rate with kerosene is much more than MRR in de-ionized water and also the tool wear ratio during machining process by means of kerosene is significantly less than the de-ionized water.
  • Masoud Khani, Hamid Reza Ezatpour, Gholamreza Ebrahimi * Pages 56-64
    In recent years, many attentions have been paid to decrease of the weight of components in automotive, transport and aeronautical industries, in respect of reduction of energy consumption and environmental pollution. Therefore, low-density aluminum alloys reinforced with nanoparticles especially CNT and Al2O3 have been broadly considered for application in such industries due to high strength/weight ratio. In current work, Al-CNT-Al2O3 nanocomposite was produced by accumulative roll bonding (ARB) after 6 passes. CNT-Al2O3 composite with 1wt% multi-wall carbon nanotube (MWCNT) and 2wt% nano-alumina was prepared by ball milling process. The effect of the ARB cycles on the microstructure and mechanical properties of nanocomposite were studied by field emission scanning electron microscopy images (FESEM), X-ray diffraction data, tensile and micro hardness results. FESEM images showed the uniform distribution and high quality bonding of carbon nanotubes in the matrix. X-ray diffraction analysis indicated the composite nanostructure formation with the crystal size of 53.3 nm after 6 cycles of ARB compared to 77 nm of Al after pass 11. The results obtained by the tensile and hardness tests showed that at the end of ARB process, ultimate strength was 5.9 times, and hardness was 3 times more than those of the annealed aluminum.
  • Homayoon Kanani *, Reza Khaki Pages 65-76
    In the present study numerical simulation of synthetic jet is performed to optimize geometric parameters and excitation frequency to maximize mass flow rate and velocity of the jet and to avoid separation on the airfoil. Geometric parameters include: diameter and height of the cavity and orifice and excitation frequency of diaphragm which are selected as variable parameters for optimization. Using Response Surface Method (RSM) in this research, the simulations for optimization of the momentum of jet flow are designed. After studies and initial simulations, the range of variations in the effective variable parameters for the maximization of the target function (jet velocity and mass flow rate) are determined. Then, using the RSM, 32 separate tests are defined based on geometric and frequency parameters to find a second-order relationship, which relates the target functions to their variable parameters and their interactions. In this case the RSM prediction for the maximum velocity and mass flow rate of the jet are 22.16 m/s 0.0006 kg/s, respectively. Using RSM to optimize the geometric parameters and excitation frequency, jet momentum increases considerably in comparison with the first simulation. The velocity, mass flow rate, and momentum of the jet are increased by 31%, 36% and 78%, respectively.
  • Shokoofeh Dolati, Jalil Rezaeepazhand *, Mahmoud Shariati Pages 77-86
    Numerical investigation of failure modes of composite plates subjected to the hail ice impact presented in this paper. Compare to rain and snow, hail is known as a serious threat to the aircraft exterior structure and engine due to its high density. First, numerical simulation of composite plate subjected to a rigid projectile impact is conducted using commercial finite element software, LS-DYNA and validated with previous investigations. After validation, a numerical study is performed for a composite plate subjected to the hail impact and the effect of stacking sequences of composite plate, velocity and shape of projectile are investigated. Results show, for identical mass and velocity, only the matrix extensional mode occurs in hail impact while for the rigid impact all failure modes are observed. Also, increased fiber angle produced higher damage threshold velocity in ice impact. Highest and lowest damage showed for ±15° and ±45° orientations. Moreover, it has been observed that more layers damaged with larger velocity ice impact. Result illustrate that the cylindrical shape hail caused more damage compared with hemispherical shape.
  • Shahrokh Shams *, Babak Mirzavand Boroujeni, Seyyed Mohammad Mansoori, Mohammad Reza Kazemi Pages 87-97
    In this paper, with the aim of calculating the Quasi-steady aerodynamic forces of articulated wing, a kinematic mechanism model for flapping wings is presented. First of all, the Kempf patent is used for simulating this mechanism, due to its simplicity and proper simulating of the flapping motion of articulated wings. This motion includes not-the-same-phase upstroke and downstroke motion of each part of wing. The angular position, angular velocity, angular acceleration and forces applied to both inner and outer part of the wing are analytically analyzed. Lifting line theory; that predicts the lift distribution of the three-dimensional wings based on the bounded vortex at the aerodynamic center, and is applied for single part wings of insects in the literature; is applied for articulated wings of birds, for the first time, in the present work. The average aerodynamic forces of articulated wing are obtained by calculating downwash and bounded vortex at each wing section and integrating on the wing surface. The results for an Ornithopter like 1kg gull with 5m/s of cruise speed indicate that both parts of the wing provide the lift. In addition, the outer wing has the main role to produce the thrust against the inner wing. The results show good agreement between the present work and the computational fluid dynamics method.
  • Reza Ghazi, Gholamhasan Payghaneh, Majid Shahgholi * Pages 98-104
    In this study, free vibrations and resonances analysis of a nanocomposite beam with internal damping is investigated. For this purpose the various distributions of carbon nanotubes with arbitrary average volume fractions are considered. System includes the geometry and inertia nonlinearities. With the aid of Hamilton principle the equations of motion are derived and using the Galerkin method are reduced to ordinary ones. To analyze the system the multiple scales method is utilized. In free analysis the analytical expressions for amplitude, phase and nonlinear natural frequency are obtained. Also, the effect of system parameters such as damping coefficients, kind of the carbon nanotube distribution, average volume fraction of nanotubes in them are probed. In free analysis, it is observed that by increasing the external damping the amplitude is decreased. Also, by increasing the average volume fraction, the nonlinear natural frequency is increased. In resonance analysis, by depicting the frequency response curves, it is observed that by increasing internal damping coefficient the amplitude is decreased and the loci of the bifurcations is changed. Also carbon nanotube distribution and average volume fractions of them on the solution and bifurcations have an important effect. Also, it is seen that by decreasing the external force, the amplitude of the system is decreased and bifurcations occur in higher internal damping coefficients. An isotropic beam in the highest and a nano-composite beam in the lowest values of internal damping coefficients become completely stable.
  • Hoda Shabani Nejad, Seyed Abdolreza Gandjalikhan Nassab, Ebrahim Jahanshahi Javaran* Pages 105-113
    In the present study, combustion phenomenon and heat transfer in a 3-D rectangular porous radiant burner (PRB) are numerically studied. Methane- air mixture with detailed chemical kinetics is considered to model the combustion process inside the porous matrix. Assuming the non-local thermal equilibrium between solid and gas phases, separate energy equations are considered for two phases. Porous medium is assumed as a gray medium that can absorb, scatter, and emit thermal radiation, where the gas phase is considered to be transparent. The governing equations including gas and porous energy equations, the chemical species transport equation and the radiative transfer equation are simultaneously and numerically solved. Discrete ordinates method is used to solve the radiative transfer equation in order to calculate the radiative term in the solid energy equation. The simulation results include temperature fields for the gas and solid phase, species mass fraction distributions, and radiative heat flux profiles along the burner. Finally, the effect of different parameters such as optical thickness, scattering albedo, excess air ratio (EAR) and porosity on the performance of burner are explored.
  • Hashem Babaei *, Majid Ali Tavoli, Ali Mahmoudi, Ali Golbaf Pages 114-122
    In the present paper, forming of clamped triangular plates by means of water has been investigated. The plates were made of st-12 and had the thicknesses of 1 and 2 millimeters. The experimental tests were performed at the impact laboratory of Guilan University using drop hammer system. Various aspects of numerical investigation were simulated by Abaqus software. As mentioned above, using drop hammer system as a hydrodynamic loading tool and carrying out different empirical tests in this study, the effect of factors such as thickness, standoff distance of hammer and its weight, i.e. the applied momentum to the system have been studied. In the numerical simulations, the deformations of triangular plates were simulated by smoothed-particle hydrodynamics method. Also, the Fluid-Structure Interaction was considered for simulating the fluid phase and the plate deformation was modeled using finite element method in the form of coupled SPH/FEM. Furthermore, the ultimate deformation, stress distribution, stress concentration of plates and position of maximum deformation on triangular plate have been investigated. Agreement between the obtained data from numerical simulations and experiments guarantied the accuracy of simulations.
  • Edris Torshizi, Iman Zahmatkesh* Pages 123-134
    This paper deals with the injection of twin oblique nanofluid jets into a channel with water cross-flow. In this regard, the effects of different geometric and physical parameters including the velocity, distance, and angles of the jets as well as the nanoparticles volume fraction therein are studied. The Eulerian-Eulerian two-phase model is employed to analyze the present problem. By solving separate equation sets for water and the nanoparticles, this approach provides the possibility of behavior prediction for each of the phases inside the flow field, separately. The accuracy of the current simulations is confirmed by comparing the obtained results with available experimental data. The results show that replacement of a single jet with twin jets increases the heat exchange from the target surface and makes its distribution more uniform along the surface. In addition, it is found that rise in the velocity and distance of the jets leads to heat transfer improvement. However, the effect of the nanoparticles volume fraction in the injected nanofluid on the heat transfer rate of the target surface is strongly dependent to the nanoparticles penetration into the water cross-flow. Closer scrutiny of the results reveals that the injection angles of the twin jets play an important role in the nanoparticles penetration as well as their distribution pattern inside the flow field and thereby, by adjusting these angles, the heat exchange from the target surface can be improved.
  • Seyed Iman Kassaei, Amirreza Kosari * Pages 135-144
    In the present paper the problem of designing a flying vehicle trajectory to avoid the collision with Terrain by limiting the flight range in a flight corridor influenced by the shape of the terrain has been investigated. In order to improve the traceability of the designed trajectory, considering the performance characteristics of the aircraft, the effect of two performance parameters including of the maximum rate of climb and the maximum increasing rate of the flight path angle, are considered in the solution algorithm. In this regard, the quantification of the system performance, has been implemented during the definition of different cost functions to minimize the operating time, control effort and vertical acceleration imposing on the aircraft. Mathematical modeling of the terrain which is considered as the route location of the threat, has been implemented using a power polynomial solution for smoothing. Finally, optimal control theory and nonlinear programming approach are utilized to solve the defined problem. The evaluation of case studies and numerical simulations confirmed the effectiveness of the proposed approach to solve the planning problem in flying maneuvers with low altitude requirements for follow and avoidance of direct and indirect environmental hazards.
  • Vahid Rezaei, Ali Mohammad Shafei * Pages 145-156
    In this article, the dynamic equations of multiple flexible links robotic manipulators fabricated of functionally graded materials (FGM), whose properties vary continuously along the axial direction and also along the thickness, are examined. Gibbs-Appell methodology and Timoshenko Beam Theory according to the Assumed Mode Method are utilized to obtain the equations of motion and to model the flexible characteristics of links, respectively. Subsequently, the influence of power law index on the vibration response of a two-link functionally graded robotic manipulator is studied for two cases in which the mechanical properties of links vary once along the axial direction and again along the thickness direction of each link. By introducing a parameter called signal energy, it is shown that the power law index has a substantial effect on the vibrational behaviors of the mentioned system; and that by choosing a proper power law index, system vibrations can be reduced considerably in a passive way.
  • Ahmad Manshoori Yeganeh, Saeed Khodaygan *, Mohammad Reza Movahedy Pages 157-166
    Additive Manufacturing (AM) or 3D printing is a method to build parts by adding layer-upon-layer of material. The selective laser sintering (SLS) method is one of the most important methods of additive manufacturing processes. The low time and the variety of materials used to build the parts are major advantages of SLS method. The high quality of the product is one of the main goals in the additive manufacturing processes. The part warping is one of the factors that reduce the quality of the products which are built by the SLS process. The hatching patterns and scan algorithms in the SLS process are important factors that affect the product quality. In this paper, the effective parameters of the SLS processes such as the scan vector length and the number of offsets or contours, the laser power, the laser speed, and the hitching spacing are optimally determined to minimize the part warping of the product based on the finite element simulations and Taguchi method. For this reason, SLS process has been modeled on the SLS process. Then, to illustrate and validate the accuracy and efficiency of the proposed method, and the computational results are compared to the obtained results from the experimental tests Using SLS containing CO2 laser. Finally, using the Taguchi design of Experiments, the process parameters have been changed at different levels and optimal parameters have been obtained.
  • Mehdi Zamanian*, Ali Keymasi Khalaji Pages 167-175
    One of the main topics in the field of robotics is the motion control of wheeled mobile robots. Motion control encompasses trajectory tracking and point stabilization problems. In this paper these control problems will be considered for the tractor-trailer wheeled robots and a predictive control algorithm is developed for solving these problems. Therefore first kinematic model of the tractor_trailer robot is developed. Next, reference trajectories is produced for the system. Subsequently, predictive control law is designed for the trajectory tracking and point stabilization problems. Predictive control based on the known values of reference trajectories in the future, produces the control inputs in present time. Consequently the error signal with respect to the reference trajectory in future will be used in order to control the system at the present instant of time. This method is developed for solving the aforementioned control problems and is employed on the tractor_trailer wheeled robot. As can be seen from the results, the proposed control algorithm steer the wheeled robot asymptotically follow reference trajectories. Obtained results from the implementation of the proposed method for solving trajectory tracking and point stabilization problems, demonstrate the effectiveness of the presented algorithm.
  • Ghasem Jamali, Salman Nourouzi *, Roohollah Jamaati Pages 176-182
    In the present research, the friction stir extrusion process as a novel method for wire fabrication from AA6063 aluminum alloy was utilized. For optimization of the process parameters, the L9 standard array of Taguchi design of experiment method was used. The important process parameters include: rotational speed, force, tool face geometry and the die hole size as input variables and grain size and hardness as quality criteria was considered. The tensile test, micro hardness and metallography investigation for studding wire mechanical properties were used. The rotational speed parameter with over 63 percent and after that the force with significant contribution percentage as second parameter was determined. The tool face and the hole size do not have sizeable effect on the mechanical properties and they were introduced as minor process parameters. By investigation of samples, it were determined that with correct setup of process parameters, defect-free wire with grain size over 23 times less than the base metal could be produced. It can increase the ultimate tensile strength of 14 percent against of the base metal
  • Shahab Mohammadmoradi, Ahmad Akbari *, Mehdi Mirzaei Pages 183-192
    In this article, a robust model predictive control (RMPC) using linear matrix inequalities (LMIs) is proposed for vehicle suspension design with parameter uncertainties. Since, in vehicle suspension design, it is desired to improve ride comfort and road holding while satisfying suspension constraints such as suspension deflection and maximum of control input, model predictive control is proposed which is among the most common approaches in constrained optimization problems. On the other hand, to handle suspension constraints, linear matrix inequalities are utilized here. Stability of the designed suspension system is proved, if the proposed linear matrix inequalities are feasible. In addition, uncertain parameters in suspension system are inevitable. In this paper, model predictive control is extended to care for parameter uncertainties by proposing new LMIs. To evaluate the effectiveness of the proposed approach, the proposed control method is applied to quarter car suspension model with parameter uncertainty. Simulation results endorse that the designed controller shows a competitive robust performance while satisfying suspension constraints existing parameter uncertainties. Moreover, simulations with different road profiles, show that the proposed controller is independent from various road excitations.
  • Moslem Najafi, Reza Ansari *, Abolfazl Darvizeh Pages 193-203
    In this paper, the effect of different environmental conditions on the impact properties of fiber metal laminates hybridized with nanoclay is studied. For this purpose, the fiber metal laminates were first laminated by aluminum alloy sheets, glass fiber, pure epoxy resin and modified resin with nanoclay using hand lay-up process. The influence of different types of environmental conditions including cryogenic aging (at temperature of –196 °C in LN2), high-temperature aging (at temperature of 130 °C in dry air), and hygrothermal aging (at temperature of 90 °C in distilled water) on the impact properties of the specimens made with pure epoxy resin and modified resin was investigated using response surface method in various levels. A suitable model was developed to predict the effect of aging type and nanoparticle content on the impact strength of specimens. The results obtained suggest that the cryogenic aging has a most effective role reduction of the impact properties of the specimens. While htgrothermal aging has a less effective role in decreasing the impact properties of fiber metal laminates. Additionally, the result of main effects analysis showed that the detrimental role of different types of aging in reducing the impact properties is more effective than the positive role of nanoparticles in improving the impact properties of fiber metal laminates.
  • Asghar Zajkani *, Ali Bandizaki Pages 204-212
    In the past decades, for prediction of necking phenomenon, several models such as the vertex theory have been proposed. Here, a vertex model considering strain and stress rate discontinuities in the necking band is extended. This model is based on the J_2 deformation theory of classical plasticity to predict the evolution of a bounded deformation in necking modes. Although consideration of the strain rate hardening effect plays an important role to obtain accurate results, but, usually imposing it leads to emerging, relatively the main complex constitutive equations. Therefore, a delicate connective bridge between the diffuse and localized models is made using the maximum force assumption to overcome on the complexity of the problem. Also, by investigating the strain rate behavior on the plastic instability, the forming limit diagrams are obtained by illustrating more accurate results as compared to existing models. Effect of stress triaxiality is investigated on the localization in bifurcation analysis. Also, a modified maximum force criterion is applied to predict diffuse necking considering loading conditions. The anisotropy effects is studied by application of a quadratic Hill's criteria. The necking band angle will be investigated per different conditions through extending the vertex model coupled with the angle-dependent yield criterion.
  • Mahmood Norouzi *, Alaleh Anaraki Haji Bagheri, Mohammad Hadi Sedaghat, Mohammad Mohsen Shahmardan Pages 213-222
    In this paper, 3D investigation has been employed to study the wake instability of viscoelasic fluid flow behind unconfined sphere. For estimating the proper properties of the viscoelastic fluid in this study a non-linear Giesekus model is used as the constitutive equation of viscoelastic fluid. Numerical computations are carried out by solving the governing and the onstitutive equations of the viscoelasic fluid flow using the finite volume technique and OpenFOAM which is an open source code is used as the CFD solver. At first velocity field and flow streamlines of Newtonian fluid around the sphere for various Reynolds numbers have been plotted and by plotting the velocity magnitude and pressure at a point behind the sphere versus time, the value of Recr in which the flow become unstable has been reported. Furthermore, for validating the present numerical code, variation of drag coefficient around the sphere versus Reynolds number has been compared with previous investigations. In the following, the effect of Reynolds and Wisenberg number on fluid flow and instability of wake formation behind a sphere have been investigated at high values of Reynolds number for the first time. Results show that at high values of Reynolds number the effect of Wisenberg number has less effect in contrast with Reynolds number on flow instability behind the sphere.
  • Reza Razavilar, Alireza Fathi *, Morteza Dardel, Jamal Arghavani Hadi Pages 223-233
    In this study a novel solution method for dynamic analysis of clamped-free shape memory alloy beams is presented. It is assumed that the beam is entirely made of shape memory alloy. Based on Euler-Bernoulli beam theory the governing equations of motion and corresponding boundary conditions are derived by using extended Hamilton principle. In the derived PDEs the transformation strain is behaved as external force that changes with time and position. The Galrkin approach is employed to convert PDEs to ODE system equations of motion. The derived equations of motion are solved by using Newmark integration method. The shape memory alloy constitutive model that presented by Souza is applied for specifying the phase of material all over beam. The transformation strain as internal variable that is coupled with states of equations of motion is identified in every time and every position of beam by using return map algorithm. A parametric study on the control variables has been adopted and the results of parametric study are discussed. The results show that the hysteresis damping is increased by increasing the operating temperature. Moreover the damping of system is faster by increasing the initial displacement in free vibration.
  • Kamran Daneshjou*, Hasan Keshavarzian Pages 234-242
    In unmanned aerial vehicle (UAV) classes, the control of quadrotor has attracted many researchers from around the world in recent years. In this type of rotary wing, it is attempted to achieve stability in hover and motion flight modes using the forces, produced by propellers. Quadrotor has nonlinear and time-varying behavior and the aerodynamic forces almost always disturb it. In near the ground, the wake of quadrotor interacting with the ground surface causes perturbation to the flow near the blades and frame. These perturbations have significant effect on quality and stability of flight. Most of the related researches were only studied hover and landing operation and the ground effect was considered as constant coefficient in dynamic equations. In this paper, a comprehensive nonlinear model is developed for variety modes of quadrotor flight in near the ground in space state, and the ground effect is as function of state variables in equation. Then, according to the proposed model, the PID controller is designed and the effect of the ground effect on controller performance is investigated. The results of simulation indicate that, the flight stability and trajectory tracking have improved significantly by using of the model and designed controller.
  • Mohammad Zamansani, Asghar Dashti Rahmatabadi*, Reza Rashidi Meybodi, Mahdi Zare Mehrjardi Pages 243-254
    Today, oil journal bearings are widely used as an efficient support for rotary systems in various industries. When these bearings are used by loading in high speed conditions, whirling disturbances in the rotor motion status leading to collisions and abrasion is probable. Designing specific geometric shapes or applying industrial lubricants with different new combinations can affect the journal bearings ability to maintain their dynamic stability in critical situations. From this view, the use of non-circular bearings and non-Newtonian fluids in the field of lubrication has recently been heavily taken into consideration. In the present study by choosing non-Newtonian lubricant simulated by power law fluid model, the effects of design parameters such as eccentricity ratio, aspect ratio and power law index on dynamic stability of noncircular two, three and four lobe bearings are investigated. For this purpose, assuming the limited cycle oscillations of the rotor around the equilibrium point after damping the effects of initial imposed disturbances and using finite element numerical method to solve the governing equations, stability range of the system in form of linear dynamic analysis characteristics is determined based on the whirl frequency ratio and critical mass parameter. The results indicate that by increasing the power law index and decreasing aspect ratio, the dynamic range of bearing support will be developed. Also, by increasing the number of noncircular bearings lobes with power law lubricant and providing the system's positioning conditions in high values of eccentricity ratio, more ability to damping dynamic disturbances can be achieved.
  • Mohamadreza Ansari *, Mahdi Esmailpour Pages 255-265
    A spillway is a hydraulic structure that is provided at storage and detention dams to release surplus or flood water that cannot be safely stored in the reservoir. In this paper, two-dimensional simulation of gas-liquid two-phase flow on stepped spillway in different discharge rate is studied. The VOF model and the two-fluid model are used in order to simulate numerically and then the results of the two models are compared. In order to study the influence of aeration in stepped spillway, two different physics are proposed. In the first geometry it is assumed that there is no air intake via stairs and in second geometry air intake and its effect on the flow over the spillway is studied by embedding hole in the top edge of stair. The air pressure is assumed to be atmospheric. The results showed that VOF model provide more accurate result than that of two-fluid model in low discharge rate. However, in cases where aeration is studied, because of mixing phases, this model is not able to simulate fluid flow as well as two-fluid model. The two-fluid model is more accurate due to solving equations for both phases (air and water). For verification, numerical results have been compared with experimental values and determined that numerical models are able to predict the total energy loss within an error range of %10 compared with the measured experimental data.
  • Seyed Shahabeddin Alaviyoun, Masoud Ziabasharhagh* Pages 266-274
    In the past years many research efforts on turbocharger heat transfer have been performed, however, there are not enough investigations on unsteady condition of turbocharger. One of the unsteady condition is heat soak test. In this test, engine runs at maximum power until all temperatures are stabilized, then the engine stops suddenly. After the engine has been shut down, heat stored in the turbine housing soaks back into the bearing housing of the turbocharger. This heat can potentially destroy the bearing system and the oil-sealing piston rings. The aim of the paper is to investigate the effect of turbocharger temperature distribution in heat soak test and considering effect of electrical water pump on temperature distribution. Experimental investigation has been performed on gasoline engine turbocharger, which several thermocouples have been used on accessible surfaces of the turbocharger. Turbine, compressor and bearing housings temperature have been measured inside engine test cell. Moreover, temperature, pressure and flow rates of oil, water and air have been measured. Results of engine heat soak test with original cooling circuit, show that bearing housing temperature increases 60°C after engine shutdown and maximum temperature reaches 220°C. However, using electrical water pump after engine shutdown causes only 10°C incensement of bearing housing temperature.
  • Behzad Saeedi, Ramin Vatankhah* Pages 275-285
    In this study, nonlinear behavior of an atomic force microscopes (AFM) immersed in acetone, water, carbon tetrachloride (CCl4), and 1-butanol is investigated using non-classical strain gradient theory. In this theory, the size effect of system is taking into account by means of material length scale parameter. The nonlinear behavior of the AFM is due to the nonlinearity of the AFM tip–sample interaction caused by the Van der Waals attraction/repulsion force. Behavior of micro beam immersed in liquid is completely different with its behavior in air and vacuum due to the existence of hydrodynamic force. The Resonant frequencies, mode shapes, governing nonlinear partial and ordinary differential equations (PDE and ODE) of motion, stability analysis, boundary conditions, potential function and phase-plane of the system are obtained analytically in the present study. Furthermore, the results are compared with the one obtained by the modified couple stress theory. For this purpose, the AFM and the probe at the free end of micro beam are modeled as a lumped mass. The fixed end of micro beam is excited by piezoelectric element. The nonlinear PDE of motion is derived based on Euler-Bernoulli theory by employing the Hamilton principle. The Galerkin method is utilized to gain the governing nonlinear ODE of motion and the obtained ODE is analytically solved by means of perturbation techniques.
  • Meghdad Pishgooie, Seyed Masoud Hosseini Sarvari, Seyed Hossein Mansouri * Pages 286-296
    In this study our aim is analysis of heat transfer in an internal combustion engine. In an internal combustion engine combustion chamber all three modes of heat transfer (conduction, convection and radiation) are important and effective. - Convection and conduction problems are not as complicated as radiation problem because gases in cylinder make a participating media .in this study a solver is developed in a software which can solve combustion, heat transfer and turbulence problem simultaneously. In order to verify the solver, experimental data of a furnace is used, using the experimental data and the model the problem is solved and verified. Finally in order to study the effect of radiative heat transfer in an internal combustion engine cylinder, the simplest case is considered that is injecting a fuel jet in a simple cylinder. The model can predict thermal critical points in which pollutant form and knock phenomenon begins. Results also shows radiation heat transfer may change Temperature up to 50 percent especially in media which contains higher density of water vapor, carbon dioxide and soot.
  • Arman Abdoli, Mojtaba Dehghan Manshadi *, Ebrahim Afshari Pages 297-308
    One of the most important parts of the polymer fuel cell is the bipolar plate, which through the channel paths as the flow field in these plates, the availability of reactive gases to the surface of the catalyst layer is possible to carry out the electrochemical reactions of the fuel cell. So far, many researchers have been designing different flow streams for fuel cells, although each of the models has its own advantages and disadvantages, but a suitable design for the fuel cell flow field, which has a uniform distribution of reactive gases on the surface of the catalyst layer, Access to higher performance and longer fuel cell life is very important. In this paper, we introduce a new flow pattern for fuel cell flow field, and the numerical results obtained with a conventional parallel model are compared. The flow-shaped designs have been modified with a spiral and the total dimensions of the cell are 6400 mm 2, which has allowed access to uniform distribution of reactive gases, flow density and temperature distribution. An increase of 66% was achieved with a limited density and increased 1.7 times the power density by adjusting the arrangement for the flow field. Therefore, considering the design of the fuel cell based on the power density curve presented in the new model, the specific characteristics and power of the fuel cell in an air mission have been addressed and the availability of high specific power that is of particular importance in aerial applications is achieved.
  • Omid Reza Mohammadipoor *, Yaser Basati, Amir Heydari, Ali Jalali Pages 309-318
    In this paper, switching process of electro osmotic flow is numerically and analytically investigated in a two dimensional Y-shape three-way channel. In this research, it is shown that changing the flow direction through a three-way channel can be simply conducted by varying applied electrical voltage at channel’s ends. In theoretical approach, three equations are introduced to approximate switching voltage ratio and dimensionless flow rate before and after switching process, respectively. These equations are derived base on some simplifying assumptions when distance between output branches and dimensionless double layer thickness parameter are assumed to be flow variables. Numerical simulations are also conducted by using the lattice Boltzmann method to solve all governing equations including the Navier - Stokes, the Poisson - Boltzmann, and the Laplace equations in a 2D three-way channel geometry. Comparison between analytical and numerical results indicates that introduced approximated equations can successfully predict switching voltage ratio and dimensionless flow rate (before and after switching process) by employing considerably lower computational efforts in comparison with numerical approach. In this regard, the introduced semi-analytical equations can be useful for better understanding and to more effectively designing of micro electro mechanics systems.
  • Mahzad Chitsaz, Mani Fathali * Pages 319-327
    In this article, the impact of external constant and uniform magnetic field is investigated on the mixing efficiency and also geometric and dynamic characteristics of two-dimensional isotropic MHD flow. For this purpose, the direct numerical simulation (DNS) is applied to two-dimensional incompressible magneto-hydrodynamic equations by pseudo-spectral method. Calculations show that external magnetic field causes deformation of vortexes and this deformation is increased by intensification of magnetic field. The dynamic characteristics of flow are affected by these deformations. Investigation of mixing efficiency shows that increase in magnitude of magnetic field or decrease in magnetic diffusivity coefficient causes mixing efficiency to reduce. For explore of the factors affecting on mixing reduction, small and large scale vortexes are studied. Investigation of external magnetic field effect on dissipated energy rate that is associated with changes in the dynamics of small vortexes shows that viscose dissipated energy rate is reduced in the presence of magnetic field compared to its absence. However results show that total dissipated energy rate is increased compared to no magnetic field presence. In order to demonstrate of large scale vertex dynamics, total kinematic and magnetic energy are considered. It is shown that in the presence of external magnetic field, energy is transferred from flow field to magnetic field due to Lorentz force that both leads to reduction of mixing efficiency.
  • Abbas Hasanniah, Mojtaba Movahedi * Pages 328-336
    The 5052 aluminum alloy was lap joined to Al-1050 clad steel sheet (with Al-1050 thickness of 1mm) using gas tungsten arc welding (GTAW) process with 4047 Al-Si filler metal at the welding currents of 80, 100 and 120 A. Effect of welding current was studied on the weld microstructure, intermetallic compounds layer and tensile strength of the joints. Microstructural studies were done using optical and scanning electron microscopes (SEM) equipped with energy dispersive spectroscopy (EDS) and tensile strength of the joints was determined by shear-tensile test. Results shows that the reaction layer included two Al3Fe and Al5Fe2 intermetallic phases formed at the interface of the St-12 base sheet and Al-1050 clad layer. Maximum average thickness of the reaction layer was ~3.5 µm .It seems that presence of Al-1050 layer prevents excessive growth of Al-Fe intermetallic layer. The joint tensile strength decreased almost linearly by enhancement of the welding current and the primary α-Al dendrite arm spacing increased and Al-Si eutectics were distributed more uniformly. As a result, the crack easily grows and fracture force reduces. The maximum tensile strength of the joints reached to ~190 MPa, i.e. ~80% of 5052-H34 aluminum base metal strength. During the shear-tensile test, fracture in all the joints was started from the root of the weld and then propagated inside the weld metal with an angle of ~70 with respect to the Al-1050 base sheet. Stress analysis in weld showed that fracture in the joint was controlled predominantly by the maximum normal stress.
  • Seyyed Mahmoud Farmani, Majid Ali Tavoli *, Abolfazl Darvizeh Pages 337-344
    In the present work, experimental and numerical results of the effects of different pressure curve on the thickness variation of sheet metal and distribution of radius and hoop strain for effective stress-strain curve have been presented. A series of experiments are carried out using a hydroforming apparatus by exerting different pressure curves including pendulous, steeped, saw and continuous. In each series, the effect of changes in pressure curve on thickness distribution was quantitatively measured. Different pressure curves such as continuous, stepped, and pendulous was produced in experiments. The ABACUS software was implemented to simulate the effect of changes in pressure curve. A good agreement between the experimental and numerical results was observed. The results show that stepped pressure produces more uniform distribution in sheet metal thickness. Mechanical behavior of sheet metal during plastic deformation phase under stepped pressure, produced satisfactory results, and using this type of pressure could control the effects of friction between the die surface and sheet metal specimen much better. Also, constant time duration of pressure pulses in stepped and pendulous curves leads to decreasing of maximum pressure needed for deformation of sheets.
  • Mohammad Ali Kazemi, Rahman Seifi * Pages 345-353
    In this paper, effects of severe plastic deformation (SPD) on the fatigue crack growth, mechanical properties, texture, roughness and fracture toughness of Al-6063 were studied. The Al-6063 alloy was deformed by ECAP process. The average grain size refined to less than 100nm. The textural study conducted before and after ECAP process. The fatigue crack growth tests were performed for different load range at same load ratio. The yield and ultimate stresses increased about 230% and 79% after ECAP process, respectively. The elongation reduced from 16.6% to 7% after four passes of ECAP process. The fatigue crack growth rate increased after first pass of ECAP process. The Paris equation parameters changed before and after ECAP but there is no significant change for different load ranges. The fracture toughness decreased after first pass of ECAP process. The atomic force microscopy (AFM) were used for measuring roughness. The scanning electron microscope (SEM) pictures were made for fracture surface study. The ductile and fissured fracture with large dimples were seen before ECAP process. The fracture surface with refined dimples observed after ECAP process.
  • Bahram Jalili, Fathollah Ommi *, Salman Nourazar Pages 354-360
    Jet injected transversely into a crossflow is used to the propulsion system such as, turbo jet engines, ram jet and scram jet engines and cooling of combustion chamber. Earliest research of a jet in a crossflow has been motivated by applications related to environmental problems such as plume dispersal from exhaust but gradually its application increased. In comparison to co-axial injection, transversely injection have a better efficiency. Difference in direction of injection helped to forming the smaller particles indeed, increases the combustion chamber performance. In this paper, effective factors on liquid jet trajectory and breakup are studied. Effect of nozzle geometry, Weber number and moment ratio of liquid jet to the air crossflow are investigated and equation of trajectory for elliptical and circular nozzle is obtained. In addition, length and height of breakup point are obtained and Show that the elliptical and circular liquid jet trajectory have different together. Also the breakup height equation has investigated and comparison to other study. These results are very important for designing of combustion chamber. The results compared to other researchers, the results shows, answers have a good compatibility and accuracy, and they are reliable and trustworthy.
  • Hossein Barootkoob, Kaveh Hanifi Miangafsheh *, Mortaza Yari Pages 361-372
    In this paper, the performance of a new design cogeneration cycle with various working fluids is investigated. Exergoeconomic and exergoenvironmental approach are developed to study the thermodynamic performance of the cycle and to assess the total cost of products. The naval design is based on organic Rankine cycle by using the gas turbine prime mover for fulfilling of the main goals of gas comperessor station of Nar-Kangan zone (South of Iran). These goals as follows: production of electricity and refrigeration power (cooling requirement) and total cost of products. According to recent parametric studies, boiler, turbine and condensation temperature and turbine inlet pressure significantly affect the three goals. The results show that dichlorotrifluoroethane (R-123) and toluene have a better performance in producing electricity (1.612MW) and refrigeration power (6.282MW) among other working fluids, while, the carbon dioxide has a better operation to reduce of products cost (103.5$/MJ). So, when the condensation temperature increases the refrigeration power decreases and boiler inlet temperature increases, the refrigeration power decreases. The results reveal that the refrigeration power decreases as the turbine temperatures and pressure increase and condensation temperature decreases; however, there is an optimum turbine inlet pressure (12MPa) in the carbon dioxide cycle for a minimum cost of products. The combustion chamber and boiler have a maximum destruction exergy rate for irreversibility and temperature difference among of system components
  • Mohammad Mirghavami, Hadi Sotoude, Seyed Farshid Chini, Alireza Riasi * Pages 373-381
    Small scale hydraulic power plants equipped with very low head (VLH) axial turbines can be considered as a novel approach to extract energy from rivers and canals. In this study, design process and numerical simulation of a prototype of a VLH turbine is done. The selected turbine generates 450 kW power at the head of 2.6 m. In order to generate the turbine geometry using MATLAB and X-Foil, a computational code has been developed. The design process to generate finalized geometrical data of the runner blades contains a primary hydrodynamic design using Euler equation in turbomachinery, a classical approach for axial turbomachinery design and selection of hydrofoils with appropriate lift coefficient. Using the geometry and structured mesh generated by Turbo Grid for discretization of governing equations, the numerical simulation was accomplished by ANSYS CFX. Simulation results of different opening angles of the runner blades are presented for the turbine system including runner and guide vanes. Also, cavitation possibility is studied in various opening angles and discharges. The results demonstrate that the hydraulic efficiency of the VLH turbine is approximately 89% where the opening angle of the runner blades is at the design point. Moreover, cavitation does not occur at the design point. However, at flow rates larger than the nominal flow rate, and at opening angles larger than the design point cavitation at the leading edge is possible
  • Mehdi Moghadasian, Jafar Roshanian* Pages 382-390
    In this research, High Order Expansions method implementation in order to obtain an optimal solution for an unmanned aerial vehicle continuous maneuver problem is studied. The main goal of this research, is to describe a specific approach to solve nonlinear optimal control problems using series expansions and algebraic matrix Riccati equation in order to obtain solutions with better performance. Based on this, the state feedback control with different powers is used for optimal commands calculations. Clearly, the control command would be high order and closed-loop; it has been shown it results in a superior performance in smooth nonlinear problems. In this research, in addition to the implementation of High Order Expansions method and its usage, a different approach of dealing with optimal control problem based on this method has been given. Continuous maneuver of an unmanned aerial vehicle problem is solved for investigating the performance of the proposed method. In this example, the High Order Expansions up to and including the third order are used and two different flight scenarios are simulated. By investigating the result of the solution to this problem, the superior performance of the third order optimal command with respect to the first order is illustrated.
  • Farhad Farhadzadeh, Mehdi Salmani Tehrani *, Mehdi Tajdari Pages 391-399
    In this research, the experimental and numerical analysis of the Al. alloy 5083-H321 fracture behavior under uniaxial and bi-axial tension has been investigated. The bi-axial tension cruciform specimens are made by electrochemical methods, according to Lionel model, for considering bi-axial fracture behavior of the material. The specimens are gridded by electrochemical etching method. A dependent bi-axial tension mechanism is fabricated with relatively high precision machining methods. The experimental bi-axial tests have been performed by the mechanism on the INSTRON-1343 uniaxial machine, at ambient temperature and strain rate of 0.0003 1. For comparing the experimental and numerical results, how to fracture the material at the beginning and development of it, the location of fracture on the test section of cruciform specimen, and the force diagrams on the cruciform specimen arms are of interest can be mentioned. The finite element method has been used with regard to the damage conditions of ABAQUS software for simulating the fracture behavior. The experimental results show that fracture at the specimen center does not happen. The fracture of cruciform specimen begins in the test section of specimen and in range with the corners of the specimen. Furthermore, the strains are minimal near cruciform specimen arms and in the test section area. Also, the gradient of stress is towards the test section and along the corners. There was an excellent correlation between theoretical and experimental results for location of damage initiation in the test section, how to fracture in the beginning and after that, and arms forces.
  • Hossein Mahmoodi Darian* Pages 400-408
    In this paper, an open-source software framework named “Chesmeh” for numerical solution of the fluid dynamics equations is introduced. The data structure is designed in a way that the software framework supports structured grids on arbitrary number of spatial dimensions. The software has the ability to decompose the numerical grid into several smaller grids for parallel processing. Furthermore, using some functions, the complexity of the parallel programming is considerably made easier for the user. The software is developed using the new features of the C programming language, specially the template metaprogramming feature. In addition to the linear finite difference schemes, which can be simply implemented, the nonlinear schemes such as essentially non-oscillatory shock capturing schemes are implemented. Using the software, it is also possible to use compact finite difference schemes, which lead to a tridiagonal system of equations. Defining and applying different kinds of boundary conditions are also predicted in the software. In addition, utilities are considered for file input and output. Using several test cases of compressible and incompressible flows and viscous and inviscid flows, the capabilities of the software are demonstrated.
  • Ali Fata, M. Eftekhari, Ghader Faraji *, M. Mosavi Pages 409-416
    In this study, the effect of Parallel tubular channel angular pressing (PTCAP) as a severe plastic deformation (SPD) process on the microstructural, mechanical properties and superplasticity of AZ31 magnesium alloy were investigated. PTCAP method at 300°C was performed for production of ultra-fine grained (UFG) tube with a high superplasticity. After the first pass of PTCAP a bimodal microstructure, large gains surrounded by a large number of tiny recrystallized ones, was observed. The grain refinement and homogeneity of the microstructure increased by applying subsequent passes of PTCAP. After four pass of PTCAP, the average grain size of the material decreased from 43 µm to 6.8 µm. Vickers microhardness measurements revealed that by applying more PTCAP passes and consequently, more grain refinement, the value of hardness increased. Fractographic SEM images showed that predominately ductile fracture was occurred in all hot tensile specimens. A higher elongation to failure of 256% was achieved at a higher tensile testing temperature of 450°C and a strain rate of 10-3 1/s, due to grain boundary sliding as a dominant deformation mechanism, while this values for the as-received sample is 116% at the same tensile testing condition. Finally, it was observed that the four-pass PTCAP processed sample has higher room temperature microstructural and mechanical properties and also higher elevated temperature superplasticity than the as-received sample. Also, the grains thermal stability test was done on the four-pass PTCAP processed sample at 5 different temperatures.
  • Arian Ehterami, Payam Saraeian *, Shahram Etemadi Haghighi, Mahmoud Azami Pages 417-422
    The main purpose of using scaffolds replacement tissues of the body. The most important part is to choose the type and steel scaffolding so that eventually will replace the damaged tissue. One of the mechanisms proposed to reshape the bone is based on its piezoelectric properties. It seems that the use of piezoelectric materials is an option for use in the body, is a unique privilege. Therefore, the ceramic barium titanate (BaTiO3) having good piezoelectric properties, Curie temperature of about 125˚C and laboratory observations that non-toxic in the body, as a candidate to replace and simulate the performance of bone tissue, has been proposed. In this study, the design and produce of barium titanate piezoelectric ceramic as a bone scaffold with foam casting method and become coated with gelatinous and nanostructured HA composite for bone tissue engineering. Then test its properties by infrared spectroscopy, X-ray diffraction, scanning electron microscopy and mechanical properties were studied. In the end, it was concluded that the barium titanate scaffold produse with foam casting method coated with gelatin nano hydroxyapatite composite structure suitable for use in bone tissue engineering.
  • Javad Safehian, Ali Akbar Akbari *, Sayyed Kamal Hosseini Sani Pages 423-434
    A new method was provided to control linear time-varying systems in which the reference signal is a harmonic function with variable amplitude, mean or frequency, such as block loading. The results of practical tests on the voice coil actuator fatigue test machine indicate that this method is robust to noise and disturbance. Also proposed control method compensates unknown time-varying time-delay which leads to bandwidth increase in harmonic loading. On the other hand in this paper the central pattern generator (CPG) was used to design the trajectory of input signal to the main plant. Because of soft applying of changes by CPG, it prevents excitation of high frequency dynamics. To implement the proposed method main plant, which can be estimated with a fourth-order single-input single-output (SISO) model was considered as a two-input two-output (TITO) decoupled system that each relevant input-output is first-order. The level of control loop pairs to each other is investigated by calculation of dynamic relative gain array (DRGA) matrix. The test results also show that loading control was properly carried out in the presence of various uncertainties such as nonlinearities, unmodeled dynamics and time-varying parameters.
  • Mohsen Alizadeh, Mohammad Azadi *, Amin Farrokhabadi, Seyed Mohammad Jafari Pages 435-445
    High ratio of strength to weight in carbon/epoxy composites causes to their applications in several structures, especially aerospace structures. In addition, to enhance the reliability in such structures, investigating damages in composites is essential. One way to detect defects in composites is to utilize the acoustic emission approach. Thus, the objective of the present research is to find failure mechanisms in open-hole laminate composite specimens with 〖[0_3/〖90〗_2/0_2]〗_s layup under cyclic loadings at different displacement amplitudes, using the acoustic emission. First, the standard specimen was examined and elastic waves due to failures in the specimen were detected by acoustic emission wide-band sensors. Two methods have been utilized to detect the failure percent, including Pocket wavelet transform and Fuzzy clustering approaches. Results from these methods were compared to micro-structure images by the scanning electron microscopy. Obtained results in this research indicated the appropriate efficiency of the acoustic emission approach to detect the type of failures and their percent in laminate composites.
  • Mohammad Taeibi-Rahni *, Mojtaba Sheida, Vahid Esfahanian Pages 446-456
    In current research, surface reaction phenomena in several packed bed reactors have been considered. Flow field through several fractal Sierpinski carpet porous media have been simulated by LBM. The endothermic Isopropanol dehydrogenization reaction has been considered as basic reaction mechanism and two major parameters of non-homogeneity and specific area in catalytic surface reaction have been investigated. To validate our numerical method, the obtained results have been compared to a recent benchmark study and adopted very well. Also, in both cases the porosity factor retained constant (ε=0.79). The results shown that, by three times increase in specific area, the reactant conversion rate is increased significantly (approximately one order of magnitude), and the pressure drop increased (nearly 5 times), too. Also, to consider non-homogeneity arrangement, the particle arrangements from small to large and large to small have been considered. In both, the pressure drop is approximately the same. At low Re, reactant conversion of both arrangement are the same but by increasing of Re, the packed bed reactor with large to small arrangement has a little more reactant conversion.
  • Mohammad Hashem Salehi Mojarrad, Reza Hasanzadeh Ghasemi *, Masoud Keramati Pages 457-462
    In this study, we tried to have investigation of elastic properties of Prefoldin nano-actuator on the microscopic scale. Prefoldin is a molecular chaperone that prevented the aggregation of misfolded proteins and it has been shown that it can also serve as a Nano-actuator (drug delivery). To this end, steered molecular dynamics simulations have been used, which investigate the theory of spring constant in the molecular test based on the theory of two springs in series. The results expressed in form of young’s modulus. The results show that Prefoldin nano actuator exhibit different behaviors at different pulling rates and to what extent of tension, each tentacle of this nano actuator remains stable. The resulting Young's modulus for the Prefoldin chains was obtained at a rate of (3-3.3 ± 0.01 Gpa). By providing the complete understanding of mechanical properties of Prefoldin nano actuator, it is possible to exact investigating of Prefoldin nano actuator applications in intelligent drug delivery and capture the pathogenic cargos.
  • Morteza Sajadi, Mohammad Ataei *, Mohsen Ekramian Pages 463-468
    If in control systems, for any reason, such as cost limitation and environmental conditions, the states of the system could not be measured by measurement sensors, suitable observer should be designed for state estimation. In this paper, a high-gain observer for a class of nonlinear systems in triangular form with divers and simultaneous delay at state, input and output equations is proposed. If time delays are known, sufficient conditions are provided by using Lyapunov-Krasovskii theorem that guarantees the state estimation error converges asymptotically to zero. Conditions are expressed in this way that the output time delay is smaller than the defined amount and also the high-gain parameter in the observer structure is larger than the specified values. Simulation results on inverted pendulum with dc motor control illustrate the effectiveness of the proposed observer.
  • Pouya Fahimi, Mostafa Baghani *, Mohammad Reza Zakerzadeh Pages 469-477
    In this work, torsional modeling and experimental characterization of a Shape Memory Alloy (SMA) rod is investigated. Experimental tests of previous studies proved that different direction of loading is effective on torque-angle response of a rod. Accordingly, using improved Brinson’s model and converting it to a torsional model and referring a twist deformation in the clockwise direction to a positive twist and a twist deformation in the counter clockwise direction to a negative twist, the asymmetry effect on the rod is investigated. Assuming a linear strain through the cross section and then finding stresses, using the asymmetric Brinson model, and integrating the stresses through the cross section the torque-angle response of the rod is presented, by using a numerical procedure. The parameters for Brinson model, including phase transformation temperatures, are derived from experimental tests and there is more than 95% agreement between the present model and experimental test. Regarding the results, a verification for the derived parameters is presented and a parametric study on SMA rod is considered. The average error of asymmetric and symmetric models with respect to the experimental tests are 5% and 15% respectively. Moreover, hysteresis inner loops are studied and asymmetric model is compared to the experimental tests. The results show good agreement of the asymmetric model when compared to experimental tests.
  • Amir Pooyan Zahiri, Ehsan Roohi * Pages 478-484
    “Minimum-dissipation sub-grid models” are simple alternatives to the Smagorinsky-type approaches to imposing sub-grid scales (SGS)' effects in the large-eddy simulation (LES) approach. Recently, a new model in this family called “anisotropic minimum-dissipation (AMD)” model is represented. AMD is classified as a static type eddy-viscosity sub-grid scale model. The model is more cost effective than the dynamic Smagorinsky model, furthermore; it is not only able to consider the effect of various directions in computing sub-grid stress but also capable of operating for transitional flows from laminar to turbulent. In this study, this sub-grid model has been implemented in the open source package OpenFOAM and its performance is evaluated in the prediction of the flow field inside a channel with a pressure driven air flow. The accuracy of the model has been investigated at different Reynolds numbers including transient and fully turbulent flows and compared with the dynamic Smagorinsky model as well as direct numerical simulation (DNS) solutions. Results reveal that this sub-grid model is quite accurate over a broad range of Reynolds numbers once calculating velocity profiles as well as first and second-order turbulent quantities.
  • Hamed Sadeghi, Javad Poshtan *, Mostafa Matloobi Pages 485-494
    Fault propagation analysis is a method based on graph theory used to study the propagation of the effects of faults and disturbances in the system parts. The inclusion of fault propagation and interference of fault and disturbance effects in the design of fault detection algorithms increases reliability and reduces false alarms in critical equipment. In this paper the failure mode and effects analysis (FMEA) method was used to prepare a list of the possible faults and disturbances of each part of a system including of an induction motor and a centrifugal pump. Then a logical model is obtained through the fault propagation analysis to explain the connection between different parts of this system and the propagation of the electrical, vibrational and process effects. This model can be used to consider the propagation of the effects of faults and disturbances in system parts, and the interference of these effects and to select the appropriate effects or sensor configurations required for robust fault detection. The concept of this method is illustrated in this paper by applying this technique to an experimental system.
  • Mohammadreza Shabgard *, Ahad Gholipoor Pages 495-504
    Electric discharge machining is one of the most widely used non-traditional machining techniques which use thermal energy for machining in small dimensions, machining complex shapes and machining hard materials with high strength such as ceramics and heat-treated steels. In this study the ultrasonic vibrations and magnetic field assisted EDM process as a new hybrid process was introduced and used for machining of AISI H13 too steel, to solve the EDM process limitations such as low material removal rate. In this investigation, several experiments were designed and performed based on full factorial method by selecting pulse current and pulse duration as most effective parameters of EDM process in order to study the effects of applying ultrasonic vibrations to tool electrode and external magnetic field around gap distance of EDM process, simultaneously, on material removal rate and tool wear rate. According the results, applying ultrasonic vibrations to tool electrode and external magnetic field around gap distance of EDM process, simultaneously, despite the increases of tool wear rate, increases the material removal rate as compared with EDM (60%), ultrasonic vibrations assisted EDM (40%) and magnetic field assisted EDM processes (55%) in all pulse durations and pulse currents except in pulse current of 32 A. In pulse current of 32 A, because of the interference of the influences of applying ultrasonic vibrations to tool electrode and external magnetic field around gap distance, the material removal rate and tool wear ratio are decreased.
  • Mahdi Ebrahimkhani, Gholamhossein Liaghat *, Hamed Ahmadi Pages 505-513
    This paper details the experimental testing and numerical simulation of crushing performance of laminated composite tube under impact loading. Composite tube is modeled as multiple layers of shell elements and chamfered trigger is accounted for by sequentially reducing the length of the layers. The simulation is performed using a Continuum Damage Mechanic material model for representing the intralaminar behavior in which damage activates according to LaRC03-04 failure criteria and propagates according to a set of linear and bi-linear softening laws. Mesh objectivity is accounted for by incorporating crack band law and regularizing dissipated energy by element characteristic length. Interlaminar fractures are modeled using Tiebreak contact based on traction-separation law while a mesh-independent energy based method, utilizing cohesive zone length criterion, is implemented to effectively simulate the delamination. Most of the laminate properties, required for simulation, are obtained by standard tests. To validate the simulation results, impact tests are performed in drop tower machine. Specimens are made of cross-ply laminate using vacuum assisted resin transfer molding procedure and output data is filtered using channel frequency class 600. A good agreement is achieved between numerical and experimental data.
  • Mohammad Reza Salehi Kolahi, Hossein Moeinkhah* Pages 514-522
    In this research, the dynamic behavior and nonlinear vibration of a clamped-clamped initially curved microbeam under electrostatic step actuation is investigated. The initially curved microbeams under transverse loading may exhibit two different stable states and this is the basis of the emergence of bi-stable micro electro mechanical systems (MEMS). The equation of motion is derived based on energy method and Hamiltonian principle, and re-written in non-dimensional form by using appropriate non-dimensional parameters. The resultant equation of motion in non-dimensional form is discretized and converts to a system of nonlinear ordinary differential equations by using a reduced order model based on the Galerkin procedure. Runge-kutta method of order four is employed to solve the resulting system of nonlinear ordinary differential equations. COMSOL Multiphysics software is used for finite element simulation. Then, the effect of various parameters including voltage parameter, damping, initial midpoint elevation and gap length is investigated. It is concluded that the critical voltage of pull-in is decreased by increasing of the initial midpoint elevation. Also The results depict that by increasing of the damping parameter, the possibility of transition between two stable stats is eliminated.
  • Shahab Shadmani, Seyed Mojtaba Mousavi Nainiyan *, Masoud Mirzaei, Ramin Ghasemiasl, Gholamhosein Pouryoussefi Pages 523-530
    Various studies on cars aerodynamics focusing on the Ahmed body model as a standard and simplified shape of a road vehicle have been carried out in recent years. In this paper plasma actuator as an active flow control method has been employed to control flow around the rear part of an Ahmed body with the rear slant angle of 25°. Experiments performed in a wind tunnel in free stream velocity of U=10m/s using steady and unsteady plasma actuator excitations. Pressure distribution on the rear part was measured by 52 sensors, and also total drag force was extracted by a load cell. More over smoke flow visualization was carried out to determine the flow pattern around the body. The results showed that employing plasma actuator not only has an effective influence on pressure distribution on the rear slant surface, but also reduces total drag force in steady and unsteady excitations 7.3% and 5%, respectively. As a result, based on flow visualization and pressure distribution tests, plasma actuator in steady state actuation, could distract D-shape vortices and suppress the separated flow over the rear slant.
  • Mehdi Mohammadi, Morteza Khayat * Pages 531-541
    Pool boiling has the ability to remove large heat flux at low difference temperature of wall and this can be further enhanced by using surface modification methods. This article investigates pool boiling heat transfer on 4 levels with different orientations. For this purpose, a laboratory device was designed and built. The main goal of providing a simple and cost-effective manner with high durability in industrial applications, to having the highest amount of critical heat flux at the lowest level of super-heated temperature difference. The results show that surface roughness factor causing a delay in connecting the bubbles and heat flux increased slightly. In addition to roughness factor, two factors separating bubbles from the fluid in the heat dissipation and more power nucleation sites and micro-bubble layer can be more important than the surface roughness. The surface polished in one direction with lower roughness has higher critical heat flux than circular rough surface. Ultimately to combine bubble separation and more feed the micro layer with made micro channel. With this method it could be increased 131% critical heat flux and 211% heat transfer coefficient.
  • Mohammad Mahdi Ghafari, Hamed Jamshidi Aval * Pages 542-550
    This study addressed the friction stir welding of AA2024-T351 and AA6061-T6 aluminum alloys with added reinforcing particles at 800 rpm, and a traverse speed of 31.5 mm/min. The specimens were heat-treated for different time durations to study the impact of SiC particles on aging kinetics during welding in different metallurgical regions. The Vickers micro-hardness and optical microscopy showed that the reinforcing particles enhanced aging kinetics and decreased the grain size in the stir zone. Moreover, compared to micro-sized SiC particles, the addition of SiC nanoparticles led to a higher hardness at the stir zone following the post-weld heat treatment. Although the joint containing SiC nanoparticles was associated with a higher strength after heat treatment, the trends of changes in strength with time were similar for all specimens with the maximum strength obtained after 20 hours of artificial aging at 160℃. The fracture was controlled by the weakest point of the joint which was located near the thermo-mechanically affected zone on the AA6061 side in all specimens. The mechanical behavior of the joint after heat treatment was identical to the stress-strain behavior of the AA6061 base metal.