فهرست مطالب

مهندسی مکانیک مدرس - سال هجدهم شماره 1 (فروردین 1397)
  • سال هجدهم شماره 1 (فروردین 1397)
  • تاریخ انتشار: 1396/11/30
  • تعداد عناوین: 48
|
  • مقاله پژوهشی کامل
  • سید حسن موسوی، بهنام داودی*، محمد نانکلی صفحات 1-10
    با توجه به توانایی بالای تشکیل براده با لبه انباشته در فرآیند ماشینکاری آلومینیم، پژوهش حاضر به بررسی تاثیر تغییرات بافت سطحی ابزار تنگستن کارباید با هدف کاهش سایش چسبندگی و افزایش سلامت سطح قطعه کار از جنس آلومینیم آلیاژی 5052 اختصاص یافت. به این منظور چهار نوع میکروبافت شامل موازی و عمود بر لبه برش و همچنین حالت حفره ای و صلیبی به کمک ماشینکاری با لیزر بر روی سطح براده ابزار ایجاد شده است. علاوه بر نوع بافت، سه روش روانکاری-خنک کاری شامل: ماشینکاری خشک، غوطه وری بدون فشار و غوطه وری با فشار بالا به همراه ابزارگیر و اینسرت های برش مختلف (با براده شکن و بدون براده شکن) و همچنین سه سطح از سرعت برش با سرعت پیشروی و عمق برش ثابت به عنوان متغیرهای فرآیند در نظر گرفته شده اند. نتایج حاصل از زبری سنجی قطعات ماشینکاری شده به همراه تصاویر میکروسکوپ نوری تهیه شده از سطح قطعه کار نشان داد که وجود میکروشیارهای موازی لبه برش شرایط روانکاری-خنک کاری در سطح ابزار-براده را به نحو چشمگیری بهبود می بخشد و تاثیر آن در کاهش عددی زبری سطح و کاهش چگالی مناطق معیوب در سطح قطعه کار قابل مشاهده است. تصاویر میکروسکوب الکترونی روبشی تهیه شده از سطح براده ابزار نشان داد که وجود براده شکن در ماشینکاری آلیاژ آلومینیم تاثیر چندانی بر کاهش سایش چسبندگی ندارد ولی میکروبافت می تواند مساحت منطقه سایش چسبندگی را تا حدود زیادی نسبت به ابزار بدون بافت (با براده شکن و بدون براده شکن) بهبود ببخشد.
    کلیدواژگان: آلومینیم آلیاژی 5052، ابزار میکروبافت، روش غوطه وری با فشار، کیفیت سطح، سایش چسبندگی
  • مجتبی طحانی*، سلمان صارمیان صفحات 11-19
    با افزایش میزان آلایندگی نیروگاه های حرارتی در کشورهای صنعتی و در حال توسعه، تمایل به استفاده از نیروگاه های برق آبی در اندازه های کوچک افزایش یافت. در مناطق شهری با اقلیم ناهموار، اختلاف ارتفاع قابل توجهی بین تصفیه خانه ها و محل مصرف وجود دارد که می توان این فشار را از طریق نیروگاه های فشارشکن به برق تبدیل نمود. با بررسی امکان استفاده از پمپ به عنوان توربین و کاهش هزینه احداث یک نیروگاه برق آبی میکرو، و امکان جایگزینی آن با فشارشکن های سنتی خطوط توزیع آب، استفاده از این نیروگاه ها گسترش یافته است. لذا در این بررسی پمپ سانتریفیوژ توسط نرم افزار سی اف توربو طراحی و جهت تحلیل عددی سه بعدی سیال از مدل آشفتگی کا-امگا اس اس تی با استفاده از نرم افزار سی اف ایکس شبیه سازی انجام شده است. نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی موجود در حالت پمپی و توربینی مقایسه شده اند و تطابق خوبی را نشان دادند. جهت افزایش بازده پمپ توربین (پمپ معکوس) کاهش قطر پره های پروانه در دبی های مختلف مورد بررسی قرار گرفت که نتایج حاکی از کاهش میزان پدیده جدایش در اطراف پره ها و سبب افزایش کمیت های هیدرولیکی در نزدیکی نقطه عملکردی حالت توربینی بود، اما کاهش قطر در دبی های خیلی پایین تر از نقطه عملکردی تاثیر چندانی در بهبود بازده نداشت، در نقطه عملکردی کاهش قطر سبب افزایش 85/11 و 65/13 درصدی هد و گشتاور شد و بازده 26/1 درصد بهبود یافت.
    کلیدواژگان: پمپ-توربین، فشارشکن، دینامیک سیالات محاسباتی، افزایش بازده، ضخامت پره
  • محسن تاج الدینی، مهدی شیرانی، جلیل جمالی*، مجید بنی اسدی، ایمان زیدآبادی نژاد صفحات 20-26
    در این مقاله تولید آند هایی از جنس نانو لوله های اکسید تیتانیم عمودی به روش آندایز تحلیل و بهینه سازی شده است. پارامتر های اختلاف پتانسیل و فاصله بین دو الکترود در فرآیند آندایز مورد بررسی قرار گرفته اند و اثر این پارامتر ها روی مورفولوژی و ساختار آند بررسی شده است. صفحات آندی ساخته شده، توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان، طیف سنج پراش انرژی پرتو ایکس و پراش اشعه مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج به دست آمده گویای آن است که با افزایش اختلاف پتانسیل از 20 تا 50 ولت قطر نانو لوله های آندایز شده از 50 تا 155 نانومتر افزایش می یابد ولی پس از رسیدن به ولتاژی معین، ساختار نانو لوله ها از بین رفته و تخلخل های نانو/میکرو ایجاد می شود. با افزایش اختلاف پتانسیل اعمالی از 20 تا 50 ولت ضخامت دیواره نانو لوله های آندایز شده به صورت خطی از 20 تا 50 نانومتر افزایش می یابد. همچنین با افزایش مدت زمان اختلاف پتانسیل اعمالی، طول نانو لوله ها افزایش می یابد؛ اما ضخامت و قطر نانو لوله ها ثابت باقی می ماند. با افزایش فاصله بین دو الکترود از 0.5 تا 4.5 سانتی متر، ضخامت دیواره ها از 57 به 13 نانومتر کاهش می یابد. بنابراین با کنترل پارامتر های مذکور می توان به حالت بهینه آندایز نانو لوله ها، جهت سرعت نفوذ بیشتر و سریع تر یون های لیتیوم دست یافت. نتایج این تحقیق در دست یابی به عملکرد بهینه باتری های یون لیتیوم مفید است.
    کلیدواژگان: نانو لوله، اکسید تیتانیم، آند باتری، آندایز، باتری یون لیتیوم
  • یاسر بساطی، امید رضا محمدی پور، حمید نیازمند* صفحات 27-38
    در این تحقیق اثرات توزیع پتانسیل سطحی و تغییرات هندسی بر میزان اختلاط الکترواسموتیک مورد بررسی قرار گرفته است. هندسه مورد بررسی در این پژوهش، مجموعه ای از میکرو کانال های همگرا-واگرا دوبعدی با نسبت های مختلف واگرایی است. شبیه سازی جریان الکترواسموتیک به کمک روش عددی شبکه بولتزمن و با تکیه بر حل معادلات ناویر-استوکس و پواسون-بولتزمن برای محاسبه توزیع میدان سرعت و بار الکتریکی صورت گرفته است. صحت شبیه سازی با مقایسه میان حل عددی به دست آمده از روش شبکه بولتزمن و حل تحلیلی موجود در شرایط بارگذاری یکنواخت مورد ارزیابی قرار گرفته است. در ادامه از روش سطح پاسخ به منظور ارائه رابطه کلی بین متغیرها جریان و در نهایت بهینه سازی شرایط جریان براساس دبی عبوری و راندمان اختلاط استفاده گردیده است. نتایج عددی حاکی از آن است که با افزایش میزان نسبت پتانسیل سطحی و نسبت واگرایی، دبی افزایش و راندمان اختلاط در خروجی کاهش می یابد. نوع بارگذاری تاثیر چندانی در میزان دبی ندارد در حالی که اثرات آن بر راندمان مخلوط قابل توجه است. علاوه بر این نتایج نشان داده اند که میزان حساسیت دبی و راندمان اختلاط به تغییرات زتاپتانسیل سطح بیشتر از تغییرات نسبت واگرایی است. در انتها پارامترهای بهینه توسط روش سطح پاسخ محاسبه شدند. بر اساس این بهینه سازی، مقادیر بهینه 0.5، 0.6 و pp-nn به ترتیب برای نسبت پتانسیل سطح، نسبت انسداد و نوع بارگذاری جهت حصول بیشینه دبی و راندمان اختلاط به طور همزمان به دست آمدند.
    کلیدواژگان: شبکه بولتزمن، اختلاط، الکترواسموتیک، روش سطح پاسخ، بهینه سازی
  • محسن آقا سید میرزابزرگ، سعید خردمند*، علی رویینی صفحات 39-50
    در این مقاله، برنامه ای برای معرفی بهترین و مناسب ترین سیستم پیشرانش شامل ترکیبی از یک موتور احتراق داخلی به همراه تعدادی توربوشارژر، تهیه و کدنویسی شده است. به دلیل اینکه با افزایش ارتفاع پروازی، موتور احتراق داخلی دچار افت توان خواهد شد، نیاز است به منظور جبران این افت توان، که ناشی از کاهش فشار هوا با افزایش ارتفاع می باشد، از یک یا چند عدد توربوشارژر استفاده نمود. بدین منظور در کد تهیه شده، با توجه به ارتفاع پروازی و توان موردنظر وسیله ی پرنده، مجموعه ی توربوشارژرهای مناسب به همراه تعداد خنک کننده های مورد نیاز، برای پرواز در ارتفاع موردنظر، معرفی می گردند. این مجموعه توربوشارژر، می تواند شامل یک تا سه عدد توربوشارژر شود که برای جبران افت فشار ناشی از افزایش ارتفاع، به یک موتور احتراق داخلی متصل می گردند. بنابراین، تعداد و مشخصات توربوشارژها و خنک کننده های مورد نیاز برای بهترین عملکرد سیستم پیشرانش، بستگی به ارتفاع و توان پروازی موردنظر کاربر دارد. به عبارتی، ورودی کد تهیه شده، ارتفاع پروازی و توان مورد نیاز وسیله پرنده، و خروجی آن تعداد خنک کننده های میانی و توربوشارژرهای مورد نیاز به همراه مشخصات عملکردی آن ها و ذکر نام دقیق این توربوشارژرها برای بهترین عملکرد مجموعه پیشرانش می باشد. قابل ذکر است که در صورت عدم دسترسی به توربوشارژرهای معرفی شده توسط برنامه، می توان از توربوشارژرهایی با مشخصات عملکردی مشابه با خروجی کد، استفاده نمود.
    کلیدواژگان: موتور احترق داخلی، توربوشارژر، خنک کننده میانی، وسیله پرنده بدون سرنشین، ارتفاع پروازی بالا
  • محمد نوابی *، محمد حسینی صفحات 51-61
    معادلات فضاپیما به طور کلی غیرخطی هستند بنابراین استفاده از تئوری های کنترل غیرخطی کمک می کند تا مسئله کنترل وضعیت فضاپیما در شرایط واقعی تری بررسی شود. روش خطی سازی پسخورد یک روش کنترل غیرخطی است که دینامیک های غیرخطی سیستم را به فرم جدیدی تبدیل می کند تا بتوان در طراحی ورودی کنترلی سیستم، از تئوری های کنترل خطی نیز استفاده نمود. تعیین توابع خروجی در خطی سازی ورودی-خروجی که حالت خاصی از خطی سازی پسخورد است، نقش مهمی بر پایداری دینامیک درونی سیستم دارد. معادلات سینماتیک در این مقاله برحسب کواترنیون ها بیان شده که موجب انتخاب این پارامترها به عنوان توابع خروجی می شود. هم چنین از روش تنظیم کننده مربعی خطی که یک کنترل بهینه خطی است، برای طراحی کنترل کننده سیستم خطی شده در روش خطی سازی پسخورد و هم چنین طراحی یک کنترل کننده وضعیت فضاپیما به صورت مجزا استفاده شده است. روش های کنترلی استفاده شده با توجه به محدودیت عملگرها، با معیار اولراینت که انتگرال خطای زاویه دوران حول محور اویلر است، مورد ارزیابی عملکرد قرار می گیرند. سپس معیارهای توان مصرفی و تلاش کنترلی عملگرها، برای مقایسه کنترل کننده ها در نظر گرفته شده اند. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که مقدار اولراینت برای روش خطی سازی پسخورد در تمام مانورهای تغییر وضعیت طراحی شده مقدار کمتری است. بررسی معیارهای توان و تلاش کنترلی نیز نشان می دهد که روش خطی سازی پسخورد نه تنها روش سریع تری می باشد بلکه عملگرها نیز رفتاری بهینه تر از خود نشان می دهند.
    کلیدواژگان: فضاپیما، ماهواره، اولراینت، کنترل خطی سازی پسخورد، دینامیک صفر، چرخ عکس العملی
  • محمد سجاد سکوت، برهان بیگ زاده* صفحات 62-68
    تشخیص هوشمند بیماری ها با دقت بالا، سرعت زیاد، هزینه پایین و به صورت غیرتهاجمی امروزه به یک ضرورت در روند درمان بیماری ها تبدیل شده است. در این راستا، گرفتن سیگنال نبض، امری بسیار آسان و کم هزینه است که با توجه به در دسترس بودن آن و نیز آسان بودن فرآیند مربوطه، می تواند در تشخیص سریع و کم هزینه بیماری های قلبی بسیار مفید باشد. چنانچه در این زمینه بتوان از روش مناسب پردازش سیگنال و هوشمندسازی آن نیز بهره جست بگونه ای که دقت آن با سایر روش های هزینه بر و زمان بر برابری کند، می توان گفت که به دستاورد ارزشمندی رسیده ایم که هدف از این مطالعه نیز همین امر است. در ابتدا با استفاده از دستگاه تسک فورس مانیتور، داده های مربوط به سیگنال فشاری نبض در انگشت دست چپ برای دو گروه سالم و مبتلا به بیماری عروق کرونر دریافت شده است. سپس سیگنالها فیلتر شده و موارد نادرست از آن جدا شده است. آنگاه ویژگی های مربوط به حالت سالم و بیمار استخراج شده و در نهایت با انتخاب ویژگی های برتر، داده های افراد سالم و افراد بیمار با دقت بیش از 85 درصد با استفاده از الگوریتم ماشین های بردار پشتیبان از هم جدا می شوند.
    کلیدواژگان: سیگنال نبض، پالس فشاری خون، تشخیص بیماری، عروق کرونری، استخراج ویژگی
  • هادی عیوضی باقری، حمید گرجی *، سلمان نوروزی، محمدرضا شبگرد صفحات 69-74
    مهندسی سطح در بسیاری از صنایع تولید نقش مهمی در بهبود عملکرد محصولات و افزایش زمان کارکرد قطعات دارد. آلومینیوم خالص دارای رسانایی الکتریکی بسیار بالا، مقاومت خوردگی خوب و نسبت استحکام به وزن مناسبی می باشد، با این وجود به علت سختی و مقاومت به سایش بسیار کم کاربرد آن محدود شده است. لذا در این تحقیق امکان بهبود خواص سطحی آلومینیوم خالص با استفاده از عناصر مس و نیکل به عنوان عناصر آلیاژساز با استفاده از فرآیند تخلیه الکتریکی مورد بررسی قرار گرفته است. در این فرآیند زمان روشنی پالس و شدت جریان الکتریکی به عنوان پارامترهای ورودی و مقادیر سختی سطح ایجاد شده، بافت و زبری سطح لایه ی آلیاژی به عنوان پارامترهای خروجی در نظر گرفته شده اند. براساس نتایج میکروسختی بدست آمده در این روش بطور میانگین سختی سطح قطعات آلومینیومی بیش از 8 برابر شده و در برخی از نمونه ها از مقدار اولیه 5/38 تا مقدار450 ویکرز رسیده است که بر اساس نتایج آنالیز XRD)) تشکیل ترکیبات بین فلزی Al3Ni2 ALCu، و کاربید آلومینیوم Al4C3در سطح عامل افزایش مقدار سختی سطح می باشد. نتایج نشان می دهد با افزایش زمان روشنی پالس مقادیر سختی سطح افزایش یافته و مقدار زبری سطح نیز بیشتر می شود. همچنین با افزایش شدت جریان الکتریکی تغییرات زبری سطح روندی صعودی دارد.
    کلیدواژگان: مونل، آلومینیوم، تخلیه الکتریکی، میکروسختی
  • فیروز اللهویردی زاده، علی خاکی صدیق، جعفر روشنی یان* صفحات 75-84
    در این مقاله، یک روش جدید برای کنترل موقعیت آنتن یک ماهواره با تاخیر متغیر با زمان در ورودی با استفاده از رویکرد کنترل کننده تطبیقی مدل چندگانه پیشنهاد می گردد. انتخاب تخمینگر مناسب و آلگوریتم وزندهی کنترل کننده ها با استفاده از خطای تخمین تاخیر، از ویژگی های کنترل کننده ارائه شده است. تاخیر در ورودی سیستم باعث انحراف از عملکرد مطلوب شده و در صورتی که تاخیر ناشناخته و متغیر با زمان باشد، احتمال ناپایداری سیستم تحت کنترل وجود دارد. در این موارد می بایست تاخیر زمانی را شناسایی و سیگنال کنترل برای مقابله با اثرات نامطلوب آن تنظیم شود. با فرض معلوم بودن مقدار بیشینه تاخیر. تاخیر سیستم به چندین محدوده کوچکتر تقسیم شده و برای هر محدوده یک کنترل کننده مناسب PI جهت تضمین پایداری و بهبود رفتار سیستم حلقه بسته طراحی می شود. در حالت بر خط با بکارگیری یک روش موثر و مناسب، تاخیر زمانی سیستم تخمین زده شده و سیگنال کنترل نهایی با استفاده از ترکیب وزنی کنترل کننده ها تولید و به سیستم اعمال می شود. وزن سیگنالهای کنترل تابعی از قدر مطلق خطای بین زمان تاخیر تخمینی و متوسط زمان تاخیر واقعی در هر باند می باشد. کارآیی سیستم کنترل طراحی شده با استفاده از شبیه سازی متعدد مورد ارزیابی و تجزیه و تحلیل قرار گرفته و نشان داده می شود که سیستم حلقه بسته تحت شرایط مختلف پایدار است. نتایج شبیه سازی، کارآیی مطلوب سیستم کنترل پیشنهادی نسبت به روش کنترل معمولی PI را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: کنترل کننده تطبیقی مدل چندگانه، سیستم های تاخیردار، الگوریتم های تخمین تاخیر، سوئچینگ گسسته و وزن دار. سیستم ارتباط ماهواره ای
  • مهدی پورعباس، امیر عبدالله زاده*، مجید پورانوری صفحات 85-93
    در پژوهش حاضر، اتصال های لوله آلومینیم 4014 به مفتول آلومینیم 7075 توسط فرآیند جوشکاری ضربانی مغناطیسی بررسی شد. برای ایجاد اتصال از سه زاویه برخورد 4، 6 و 8o و ولتاژهای جوشکاری 6 و kV 7 استفاده شد. ریزساختار سطح مقطع جوش توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی و خواص مکانیکی به سیله آزمون سختی و کشش مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در زاویه های برخورد 4 و 6o، با افزایش ولتاژ جوشکاری از 6 به kV 7، مورفولوژی فصل مشترک از خطی به موجی تغییر می یابد. در زاویه برخورد 8o، افزایش ولتاژ باعث ذوب شدگی موضعی بیشتر و تخریب فصل مشترک می شود. در زاویه یکسان با افزایش ولتاژ، به دلیل کارسختی و تغییرشکل پلاستیک بالاتر، سختی افزایش می یابد. از طرف دیگر، اثر ولتاژ جوشکاری بر سختی فصل مشترک جوش نسبت به زاویه برخورد بیشتر است. نتایج آزمون کشش نشان داد که با افزایش ولتاژ، در زوایای برخورد کم، استحکام برشی افزایش و در زاویه برخورد بالا، به دلیل تشکیل حفره در فصل مشترک، استحکام برشی کاهش می یابد. نتایج نشان داد که اتصال لوله به مفتول، تحت زاویه برخورد 6o و ولتاژ kV 7، دارای فصل مشترک موجی و پیوسته بوده و بالاترین استحکام برشی را در میان نمونه ها دارد.
    کلیدواژگان: آلومینیم، جوشکاری ضربانی مغناطیسی، ذوب شدگی موضعی، استحکام برشی
  • شهرزاد عبادتی، محمد ضابطیان* صفحات 94-102
    اثرات حرارتی ترموفورسیس و فوتوفورسیس که حرکت ذرات به ترتیب به دلیل گرادیان دمای کلی داخل سیال و گرادیان دما داخل ذره به وجود می آید، با توجه به کاربردهای فراوانی که دارد، در سال های گذشته بسیار مورد بررسی قرار گرفته است. ایجاد این گرادیان دما می تواند توسط نور لیزر ایجاد شود. بررسی این دو اثر، خصوصا اثر فوتوفورسیس در محیط مایع به صورت بسیار محدود انجام شده است. در این پژوهش، به بررسی این دو اثر در محیط مایع و سرعت القایی توسط این دو نیرو به ذرات پرداخته شده است. پارامترهای موثر بر این دو اثر، بررسی و نحوه تاثیر آن بر ذرات مشخص شده است. اثر پارامترهای لیزر همچون توان و طول موج لیزر بررسی و بیشینه سرعت و دما، داخل کانال محاسبه شده است. در بخش فوتوفورسیس نیز، اثر پارامترهایی همچون توان لیزر، قطر ذرات و طول باریکه نور لیزر بر سرعت فوتوفورسیس محاسبه شده است. با بررسی مدل های موجود در محاسبه سرعت ترموفورسیس، مدل برنر به عنوان مدل دقیق تر انتخاب و در محاسبات استفاده می شود. همچنین مشاهده شد که تاثیر تغییر طول موج لیزر بر سرعت ترموفورسیس، بسیار بیش تر از تاثیر تغییر توان لیزر است. در محاسبه سرعت فوتوفورسیس، با استفاده از مدل های تحلیلی موجود، میزان این سرعت نیز محاسبه شده است. مقادیر بدست آمده سرعت های ترموفوروسیس و فوتوفورسیس با مقادیر تجربی موجود مقایسه شده و تطابق مناسبی وجود دارد. نتایج این پژوهش در طراحی و ساخت سامانه جداساز ذرات، قابل استفاده است.
    کلیدواژگان: ترموفورسیس، فوتوفورسیس، مدل تحلیلی، لیزر، جداسازی
  • امیر راستی، محمدحسین صادقی*، سینا صباغی فرشی صفحات 103-110
    در این پژوهش، اثر زبری سطح بر عمر خستگی در فرایند سوراخ کاری فولاد AISI4340 مورد بررسی قرار گرفت. سه روش ایجاد سوراخ شامل سوراخ کاری سنتی با و بدون پیش مته و فرزکاری مارپیچ به کارگرفته شدند. به منظور مطالعه اثر زبری سطح و پارامترهای فرایند روی استحکام خستگی، دو پارامتر اصلی برش شامل؛ سرعت برشی (Vc) و نرخ پیشروی (fz) با استفاده از طرح آزمایش رویه پاسخ در 5 سطح تغییر داده شدند. در هر آزمایش 5 پارامتر اصلی پروفیل زبری سطح شامل Rz، Rt، Ra، Rq و Rsm اندازه گیری شدند. سپس عمر هر نمونه با استفاده از آزمون های خستگی بدست آمد. با درنظرگرفتن آزمایش های اعتبارسنجی، 13 آزمون خستگی برای هر راهبرد سوراخ کاری انجام گرفت (مجموع 39 آزمون خستگی). نتایج نشان داد که روی سطح سوراخ ایجاد شده توسط فرایند سوراخ کاری سنتی، اثراتی از مسیر ابزار، خراش های ناشی از برخورد براده ها و اثر شخم زنی بوجود می آید. این اثرات در سایر فرایندها ناچیز بود. بر همین اساس نیز، بیشترین زبری سطح به ترتیب در فرایند های سوراخ کاری سنتی، سوراخ کاری با پیش مته و فرایند فرزکاری مارپیچ مشاهده گردید. همچنین، مدل تخمین عمر بر اساس معیار زبری Rz با خطای میانگین 4.4% بهترین تخمین عمر خستگی را دارا بود. در واقع، عمر خستگی وابستگی بیشتری به اختلاف ارتفاع پستی و بلندی ماکزیممی دارد که در مجاور هم هستند. همچنین مشاهده شد که در توسعه مدل تخمین عمر خستگی قطعات سوراخ دار، استفاده از مدل بر پایه پارامتر زبری سطح در مقایسه با پارامترهای برش، عمر خستگی را بهتر و با خطای کمتری محاسبه می کند.
    کلیدواژگان: سوراخ کاری، عمر خستگی، زبری سطح، بافت سطح
  • مجتبی احمدپور رودسری، حمید پرهیزکار *، غلامحسین پوریوسفی، عباس طربی صفحات 111-121
    توانایی کنترل جریان، یکی از نیازهای اساسی در علم مکانیک سیالات است که پیوسته توسط محققین دنبال می شود. یکی از روش های نوین در این حیطه، استفاده از عملگرهای پلاسمایی است که به وسیله ی تزریق ممنتوم به لایه مرزی، سبب تاخیر در وقوع پدیده جدایش می شود. هدف از این بررسی، کمک به بهینه سازی پرامترهای الکتریکی به منظور دستیابی به گردابه های تولیدی قوی تر و به دنبال آن باد یونی موثرتر، ایجاد شده توسط محرک های پلاسمایی تخلیه سد دی الکتریکی پایا و ناپایا (موج ورودی به این محرک دارای رفتار غیردائمی می باشد) بر روی جریان هوای عبوری از روی یک صفحه تخت می باشد. برای این منظور، صفحه تخت مذکورتحت جریان هوای عبوری با سرعت m/s5 شبیه سازی گردید. پروفیل های سرعت متوسط باد یونی القایی نشان داد که در هر دو محرک پایا و ناپایا، با افزایش فرکانس و ولتاژ اعمالی به محرک ، سرعت متوسط جریان افزایش می یابد و به سطح نزدیک تر می گردد. همچنین در محرک ناپایا با افزایش سیکل وظیفه قدرت گردابه های تولید شده توسط محرک های پلاسمایی افزایش می یابد. در ادامه با بررسی های انجام شده بر روی سرعت باد یونی القایی در موقعیت های مختلف بر روی صفحه (در بالا دست و پایین دست محرک)، مشاهده گردید که مقدار ماکزیمم سرعت متوسط جریان در پایین دست محرک و در نزدیکی سطح اتفاق می افتد.
    کلیدواژگان: محرک پلاسما، روش فعال کنترل جریان، لایه مرزی، سیکل وظیفه
  • مهران نصرت الهی*، احمد سلیمانی، سید حسین ساداتی صفحات 122-130
    هدف از این مقاله، طراحی یک سیستم کنترلی با الگوریتم از پیش طراحی شده برای مصالحه بین کنترل وضعیت و دمای ماهواره می باشد. بعد از زیرسیستم کنترل وضعیت، یکی از مهم ترین زیرسیستم های موجود در ماهواره ها، کنترل دما است. استفاده از یک مکانیزم موثر برای از بین بردن حرارت داخلی و یا تنش های حرارتی ناشی از طوفان-های خورشیدی در ماهواره ها امری ضروری است. در این مقاله از مکانیزم نوینی به نام عملگرهای مومنتوم سیالی استفاده شده است. در این عملگرها همزمان با تولید گشتاور، می توان از این چرخش سیالجهت خنک کاری نیز استفاده نمود. در این پژوهش فرض شده است، دمای داخلی ماهواره در طول ماموریتبه شرایط بحرانی رسیده و عملگرهای مومنتوم سیالی نیز نمی توانند دمای فعلی ماهواره را به میزان کافی کاهش دهند. در این حالت با استفاده از طراحی یک الگوریتم، وظیفهاین دو زیرسیستم با هم ترکیب می شود. بدین منظور، از یک مدل حرارتی برای به دست آوردن دمای شش صفحه ماهواره در هر گام زمانی استفاده شده وبا استفاده از یک الگوریتم سوئیچینگ به طراحی سیستم یکپارچه پرداخته شده است. این الگوریتم با یک منطق تصمیم گیری خاص، وظیفه مصالحه بین دو زیرسیستم را به عهده دارد. همچنین در این طراحی، از کنترلر مود لغزشی برای پایدارسازی سه محوره ماهواره استفاده شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی این سیستم یکپارچه کنترل وضعیت و دما، نشان می دهد که به کمک این الگوریتم می توان ضمن صرفه جویی در توان مصرفی و یکپارچه سازی این دو زیرسیستم، مدیریت دمایی مناسبی را طی یک ماموریت مداری اجرا نمود.
    کلیدواژگان: سیستم یکپارچه کنترل وضعیت و دما، الگوریتم سوئیچینگ، عملگرهای مومنتوم سیالی، کنترل مود لغزشی، منطق تصمیم گیری
  • روح الله رحمانی فرد*، داود عالی پور صفحات 131-140
    در این تحقیق پوشش Al2O3- 13%wt.TiO2 از پودرهای اولیه نانومتری بر روی پارچه با الیاف کولار با استفاده از فرایند پاشش پلاسما اتمسفری (APS) رسوب داده شد. بررسی های ساختاری با استفاده از روش های XRD و FESEM معرف حضور دو ناحیه متفاوت در ساختار پوشش بود: یک ناحیه کاملا ذوب شده، عمدتا از دانه های با میانگین اندازه 85 نانومتر با ترکیبی از Al2O3- γ و تیتانیم حل شده و ناحیه دیگر شامل ذراتی نیمه ذوب که از ساختار Al2O3- α پودر اولیه نیز برخوردار بود. بررسی آزمون های مکانیکی نشان دهنده بهبود خواص مکانیکی پارچه های پوشش یافته بود. نتایج بدست آمده از آزمون استحکام کششی پارچه، قبل و بعد از پوشش دهی نشان داد که اعمال فرایند پوشش دهی پاشش پلاسما اتمسفری می تواند استحکام پارچه را به مقدار 60% افزایش دهد. نتایج آزمون ضربه سرعت بالا (V50) بر روی پارچه های پوشش یافته با الیاف کولار نیز به خوبی نشان داد که حد بالستیکی نمونه ها افزایش چشمگیری داشته است. نتایج این آزمون نشان داد که اعمال پوشش نانو ذرات سرامیکی روی پارچه های الیاف کولار می تواند باعث حذف تعدادی از لایه های الیاف بکاررفته و در نتیجه کاهش وزن صفحات زرهی با حفظ سطح تهدید مربوطه گردد.
    کلیدواژگان: پوشش Al2O3- TiO2، اسپری حرارتی، ضربه سرعت بالا، الیاف کولار
  • علی هادی، محمود مزارع، محمد رسول نجفی* صفحات 141-152
    جرثقیل دوبعدی، یک سیستم زیر فعال است و از این رو مسئله کنترل چنین سیستم هایی تا حدودی پیچیده می باشد. در این مقاله به طراحی کنترل کننده های خطی سازی فیدبک جزئی و مود لغزشی برای یک سیستم جرثقیل کانتینر دو بعدی با طول کابل متغیر پرداخته شده است. از آنجایی که مدل دینامیکی سیستم بیان دقیقی از رفتار واقعی سیستم نیست و سیستم دارای عدم قطعیت می باشد، لذا کنترل کننده ای طراحی شده که تا حدودی اثرات عدم قطعیت مدل و اغتشاشات خارجی را کاهش داده و در مقابل این عوامل مقاوم باشد. از آنجا که سیستم مورد مطالعه، یک سیستم زیرفعال است، به منظور طراحی کنترل کننده، ابتدا دینامیک سیستم به دو بخش فعال و غیرفعال تفکیک و سپس، پایداری کنترل کننده های طراحی شده مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه، یک تابع هدف به صورت ترکیب معیار انتگرال خطا و نرخ تغییر سیگنال کنترلی در نظر گرفته شده است. تابع هدف معرفی شده، به کمک الگوریتم های جستجوی هارمونی و ازدحام ذرات، مینیمم شده و مقادیر بهینه برای پارامترهای کنترلی استخراج شده است، تا امکان مقایسه عملکرد کنترلرها در شرایط بهینه آنها فراهم شود. نتایج شبیه سازی، حاکی از عملکرد مناسب کنترل کننده های خطی سازی فیدبک جزئی و مود لغزشی بهینه شده به کمک الگوریتم جستجوی هارمونی در حضور عدم قطعیت پارامتری، اغتشاش خارجی متغیر با زمان، و نویز سنسورها می باشد.
    کلیدواژگان: جرثقیل کانتینر دو بعدی، سیستم زیر فعال، خطی سازی پسخوراند جزئی، مود لغزشی، جستجوی هارمونی
  • حمیدرضا سعادت فرد، عباس نیک نژاد*، غلامحسین لیاقت، شهاب الدین حاتمی صفحات 153-164
    در این مقاله، فرآیند فرورفتگی مقاطع جدارنازک فلزی با سطح مقطع چهارگوش تحت اثر نیروی فشار جانبی سنبه صلب استوانه ای از روش تجربی و شبیه سازی عددی توسط
    نرم افزار آباکوس تحلیل شده است. از آزمایش ها برای صحت سنجی تحلیل های عددی استفاده شده است. براساس شبیه سازی های عددی، با تغییر یکی از پارامترها و ثابت نگه داشتن سایر پارامترها، اثر آن پارامتر بر میزان جذب انرژی کل و مخصوص بررسی شده است. اثر ابعاد هندسی مختلف، مانند ارتفاع، عرض و ضخامت جداره سطح مقطع، اندازه قطر سنبه، سرعت بارگذاری و اثر جنس ماده سازنده، بررسی و در هر قسمت، براساس مفاهیم تئوری و مهندسی، توجیه فیزیکی نتایج، ارائه شده است. مقایسه نتایج نشان داد، در نمونه هایی با محیط سطح مقطع یکسان و نسبت های متفاوت اندازه دو ضلع سطح مقطع، بهترین جاذب انرژی، دارای بالاترین نسبت ارتفاع به عرض، در محدوده مورد بررسی است. همچنین، با تغییر ارتفاع سطح مقطع و ثابت نگهداشتن عرض سطح مقطع و دیگر خصوصیات، نمونه ای بیشینه مقدار جذب انرژی کل و مخصوص را دارد که اندازه ارتفاع سطح مقطع آن برابر با قطر سنبه باشد. در شرایطی که عرض سطح مقطع تغییر کرد و سایر خصوصیات ثابت ماند، با کاهش عرض، عملکرد جذب انرژی ساختار بهبود یافت. در ضمن، شبیه سازی ها نشان داد، میزان جذب انرژی کل و مخصوص ساختار چهارگوش، به ترتیب، به توان دوم و اول ضخامت جداره وابسته است. همچنین، در نمونه های یکسان، با افزایش قطر سنبه، هر دو پارامتر جذب انرژی، افزایش یافتند.
    کلیدواژگان: شبیه سازی عددی، فرورفتگی، پانچ صلب استوانه ای، مقاطع جدارنازک فلزی، ظرفیت جذب انرژی
  • سید حمید جلالی نایینی*، وحید بهلوری صفحات 165-176
    در این مقاله، پایدارسازی کنترل وضعیت ماهواره صلب با عملگر دو وضعیتی تراستر و مدولاتور پهنا و فرکانس پالس در حضور نویز حسگر مطالعه شده است. در این خصوص، بازه های ترجیجی پارامترهای مدولاتور و ضریب بهره مدار پایدارسازی بر مبنای دو معیار عملکرد مصرف سوخت و فعالیت تراستر استخراج شده است. تحلیلها برای مود آرامسازی، دوراندهی و بلوک پایدارسازی به عنوان حلقه داخلی مود نشانهروی، انجام شده است. با استفاده از معادلات شبه بیبعد، تعداد پارامترهای تنظیمی مدولاتور و پایدارسازی، کاهش یافته و بازه های پیشنهادی بصورت شبه بیبعد و بر مبنای روش جستجوی پارامتری استخراج شده است. در فرم شبه بیبعد معادلات، بار محاسباتی بطور قابل توجهی کاهش یافته، بویژه در حضور نویز حسگر که از تحلیل آماری استفاده شده است. مطالعه پارامتری صورت گرفته در حضور/عدم حضور نویز حسگر انجام شده است. پارامترهای تنظیمی مدار پایدارسازی، برای حالت بدون نویز حسگر، با استفاده از بهینهسازی ژنتیک چند هدفه بدست آمده است. همچنین رفتار پارامترهای پایدارسازی بر اساس چگالی طیفی نویز، تحلیل شده و به منظور بررسی دقیقتر نواحی ترجیحی، هر کدام از نمودارهای طراحی برای یک مقدار مشخص چگالی طیفی نویز ترسیم شده است. در نهایت، توصیه می شود پارامترهای سیستمی کنترل وضعیت ماهواره در داخل نواحی ترجیحی مدار پایدارسازی، به عنوان حلقه داخلی، تنظیم شود.
    کلیدواژگان: پایدارسازی وضعیت ماهواره، مدولاتور پهنا و فرکانس پالس، نویز حسگر، معادلات شبه بیبعد
  • سعید حیاتی جعفربیگی، مهدی مشرف دهکردی*، مسعود ضیایی راد صفحات 177-187
    در کار حاضر، جریان سیال درون یک بلوک از مخزن هیدروکربنی و جریان سیال درون حفره چاه برداشت حفاری شده در این بلوک مخزن به صورت سه بعدی شبیه سازی شده است. برای این منظور، جریان سیال تک فاز تراکم ناپذیر درون مخزن هیدروکربنی بر مبنای قانون دارسی (جریان درون محیط متخلخل) و جریان سیال درون حفره چاه بر مبنای معادله ناویر-استوکس (جریان آزاد) به صورت همزمان حل شده است. اثرات مربوط به شرایط مرزی اعمال شده روی وجوه بلوک مخزن، میزان خارج از مرکز بودن محل حفاری چاه عمودی درون بلوک مخزن و تراوایی مطلق سنگ مخزن روی رفتار جریان سیال بررسی شده است. در هر مورد، مقدار شاخص چاه به صورت عددی و با استفاده از توزیع فشار و سرعت جریان سیال درون بلوک مخزن و فشار سیال در حفره چاه تخمین زده شده و با مقادیر تحلیلی مقایسه شده است. نتایج عددی نشان می دهد که علاوه بر مشخصات هندسی چاه و بلوک مخزن و جنس سنگ مخزن، نوع شرط مرزی اعمال شده روی وجوه بلوک، میزان خارج از مرکز بودن محل حفاری چاه روی شعاع موثر چاه و همچنین شاخص چاه تاثیرگذار هستند.
    کلیدواژگان: دینامیک سیالات محاسباتی، مخزن هیدروکربنی، چاه عمودی برداشت، شاخص چاه
  • قدیر اسماعیلی *، مجید اسحق نیموری صفحات 188-198
    یکی از مهمترین عوامل در کاهش طول عمر پیل های سوختی پلیمری، پخش غیریکنواخت جریان در سطح غشاء می باشد. از آنجا که میدان شارش نقش زیادی در پخش واکنشگرها و انتقال آب و در نتیجه پخش جریان دارد لذا در این مقاله، با توسعه ی مدلی فشرده، پخش آب و جریان در سطح غشاء پیل های سوختی پلیمری در دو طرح متفاوت مورد ارزیابی قرار گرفت. در مدل استفاده شده، میدان شارش به بخش های مساوی تقسیم بندی شده و ارتباط میان هر بخش با سایر بخش ها از طریق میدان شارش استفاده شده در پیل سوختی ایجاد می گردد. میدان شارش سمت آند در هر دو طرح مارپیچ بوده ولی در سمت کاتد در طرح اول از میدان شارش موازی و در طرح دوم از میدان شارش مارپیچ استفاده شده‏است. شبیه سازی برای رطوبت های ورودی مختلف از 0 تا 100در هر دو سمت انجام گرفت. نتایج نشان داد که تغییر میدان شارش در یک سمت تاثیر اندکی روی منحنی پلاریزاسیون داشته و در چگالی جریان بالا، طرح دوم از عملکرد بهتری برخوردار است. همچنین، از لحاظ پخش جریان، طرح دوم یکنواختی بهتری را نشان می دهد بطوری که در طرح اول در شرایط ورودی اشباع، اختلاف بین درصد جریان تولید شده بین ورودی و خروجی 57/1 درصد می باشد که در حالت دوم 45/1 درصد می رسد.
    کلیدواژگان: پیل سوختی پلیمری، مدل فشرده، مدیریت آب، پخش جریان
  • کاظم محمدزاده، محمدرضا قریب*، مسعود عباسی صفحات 199-210
    در پژوهش حاضر به بررسی عددی عملکرد میکرووالو تسلا در شرایط جریان سه بعدی و غیردائم پرداخته می شود. از متوسط زمانی پارامتر یکسوکنندگی به عنوان معیار اصلی برای ارزیابی عملکرد والو استفاده می شود. با انجام شبیه سازی ها و به دست آوردن میدان های سرعت و فشار درون میکروشیر، تغییرات پارامترهای عملکردی میکروشیر تسلا شامل افت فشار و پارامتر یکسوکنندگی در محدوده فرکانس های مختلف تحت اعمال تحریک سینوسی مورد بررسی قرار می گیرد. بررسی ها نشان داد که شبیه سازی سه بعدی پایا با در نظر گرفتن افت فشار بعد سوم، در تمام محدوده اعداد رینولدز مورد بررسی مقدار پارامتر یکسوکنندگی کمتری را نسبت به شبیه سازی دوبعدی پایا به نمایش می گذارد. اثرات گذرا بر عملکرد میکرووالو در حالت سه بعدی نیز بررسی شد و مشاهده شد که افت فشار کل در پاسخ حالت غیردائم میکرووالودر هر دو جهت رفت و برگشت از پاسخ حالت دائم آن بیشتر می باشد. این نتیجه مهم با نتایج سایر محققین در این زمینه که شبیه سازی خود را به صورت دوبعدی انجام داده بودند، هم خوانی کیفی داشت. بررسی اثر فرکانس اعمالی بر عملکرد میکرووالو تسلا در اعداد رینولدز مختلف، بخش دیگری از پژوهش حاضر بود. نتایج نشان داد که که عملکرد میکرو والو تسلا در فرکانس های پایین تر از 100 هرتز مستقل از فرکانس اعمالی بوده در حالی که در فرکانس های بالاتر از 100 هرتز عملکرد آن با افزایش فرکانس بهبود می باید. در تمامی فرکانس ها با افزایش عدد رینولدز، عملکرد میکرووالو بهبود می یابد و مقدار یکسوکنندگی آن افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: میکرووالو تسلا، یکسوکنندگی، شبیه سازی سه بعدی، جریان غیردائم
  • اصغر زاجکانی*، علی بندی زکی صفحات 211-218
    در این مقاله، یک مدل تحلیلی ناپایداری پلاستیک وابسته به مسیر برای هر دو گلویی شدگی پخشی و محلی پیشنهاد خواهد شد. به منظور پیش بینی گلویی شدگی پخشی وابسته به مسیر کرنش، از معیار نیروی بیشنه اصلاح شده استفاده خواهد شد که علاوه بر سخت شوندگی، تاثیر تغییرات بارگذاری را نیز مد نظر قرار می دهد. همچنین، در پیش بینی گلویی شدگی موضعی شده از مدل ورتکس پیشنهاد شده توسط اشتورن و رایس استفاده خواهد شد که بر مبنای تئوری تغییر شکل پلاستیسیته کلاسیک ارائه شده است. در این مدل، فرض ناپیوستگی نرخ تغییر شکل در لایه گلویی شدگی برقرار می باشد. بررسی تاثیر پیش بار و مسیر کرنش برای هر دو جهت بزرگ و کوچک ورق مورد بررسی قرار می گیرد و نتایج آن با نتایج تجربی ارائه شده توسط سایر نویسندگان مقایسه و اعتبار سنجی خواهد شد. از طرفی، به منظور بهبود نتایج ارائه شده مدل ورتکس، از زوایه لایه گلویی شدگی موضعی شده وابسته به معیار تسلیم استفاده خواهد شد. نهایتا، با بهره گیری از معیار تسلیم هیل درجه دوم، تاثیر ناهمسانگردی و معیار تسلیم بر نمودارهای حد شکل دهی بارگذاری نامتناسب اعمال خواهد شد.
    کلیدواژگان: ناپایداری پلاستیک، گلویی شدگی های پخشی و موضعی شده، مدل ورتکس، معیار نیروی بیشینه اصلاح شده، مسیر کرنش
  • جواد فرجی، مهدی طالع ماسوله*، مصطفی ساکت، مجتبی رادسرشت صفحات 219-230
    در این مقاله با استفاده از روش مود لغزشی ترمینالی پسگام غیر تکین به کنترل پرنده بدون سرنشین (کوادروتور) پرداخته شده است. در مرحله اول معادلات دینامیکی حاکم بر کوادروتور با در نظر گرفتن همه پارامترهای موثر به دست آمده اند. هدف کنترل کننده دستیابی به ردیابی مناسب از موقعیت های مطلوب (x، y، z) و زاویه یاو (ψ) و همچنین حفظ پایداری زوایای رول و پیچ به رغم وجود اغتشاشات خارجی محدود می باشد. روش های کنترلی به اطلاعات کامل از حالت های سیستم نیاز دارند که در عمل ممکن است امکان استفاده از آن ها محدود شود. حتی اگر تمام حالات سیستم در دسترس باشد همراه نویز بوده و همچنین استفاده زیاد از سنسورها برای اندازه گیری حالات، کل سیستم را در اجرا پیچیده و گران می کند. لذا برای این منظور از فیلتر کالمن توسعه یافته (EKF) به عنوان رویت گر استفاده شده است. فیلتر کالمن توسعه یافته به عنوان رویت گر سرعت و تخمین گر اغتشاشات خارجی مانند باد به کار می رود به همین علت استفاده از کنترل کننده رویت گر برای تخمین اثرات اغتشاشات خارجی به منظور جبران آن ها پیشنهادشده است. روش طراحی بر پایه پایداری لیاپانوف استوار است. نتایج شبیه سازی نشان دهنده عملکرد و مقاوم بودن خوب رویت گر کنترل کننده است.
    کلیدواژگان: کنترل کننده مود لغزشی ترمینالی غیرتکین، پسگام، فیلتر کالمن توسعه یافته، کوادروتور
  • بررسی رفتار وابسته به اندازه ی دینامیکی ژیروسکوپ های با ساختار میکرو-تیر دوسر گیردار تحت تاثیر همزمان ولتاژ DC ناگهانی و تحریک از پایه ی هارمونیک
    محمدعلی امیرمجدی، مسعود طهانی* صفحات 231-238
    هدف پژوهش پیش رو، بررسی رفتار وابسته به اندازه ی ژیروسکوپ های با ساختار میکرو-تیر دوسرگیردار با جرم متمرکز در وسط تحت تاثیر همزمان ولتاژ DC ناگهانی و تحریک از پایه ی هارمونیک می باشد. بدین منظور، جهت مدل سازی اثرات اندازه از تئوری تئوری تنش کوپل اصلاح شده بهره گرفته می شود. همچنین برای جلوگیری از وقوع پدیده ی تشدید میرایی ویسکوز در مدل سازی لحاظ می گردد. در ادامه با بکارگیری اصل همیلتون معادله های حاکم بر مسئله بدست آورده می شوند. سپس با استفاده از تقریب تک مدی گالرکین، معادله های دیفرانسیل با مشتقات جزئی به معادله های دیفرانسیل معمولی تبدیل می گردند. جهت حل معادله های بدست آمده از روش رانج-کوتای مرتبه ی چهار استفاده می شود. جهت کسب اطمینان از صحت نتایج بدست آمده، نتایج بدست آمده با مقدارهای گزارش شده ی موجود در ادبیات صحه گذاری شده و تطابق خوبی مشاهده می گردد. به علاوه، نتایج بدست آمده با داده های حاصل از شبیه سازی در نرم افزار کامسول مقایسه و صحه گذاری می شوند. در نهایت، اثر پارمترهای متفاوت موجود در مسئله بر روی ناپایداری کشیدگی میکرو-ژیروسکوپ و همچنین دامنه ی نوسان های آن بررسی می شود. همچنین مشاهده می شود که در اثر قرار گرفتن سیستم در معرض تحریک از پایه ی هارمونیک، میکرو-ژیروسکوپ توسط دو فرکانس متفاوت تحریک می گردد.
    کلیدواژگان: ژیروسکوپ های با ساختار میکرو، تیر دوسر گیردار، ناپایداری کشیدگی، تئوری تنش کوپل اصلاح شده، تحریک از پایه ی هارمونیک
  • سهیل اربابی، مصطفی مافی*، مجید سلطانی صفحات 239-246
    امروزه شناخت زود هنگام بیماری های صعب العلاج از قبیل سرطان، نقش اساسی را در جلوگیری از پیشرفت بیماری ایفا می کند. عامل اصلی مرگ و میر ناشی از سرطان، بازگشت دوباره ی این بیماری به سبب رها شدن سلول های سرگردان توموری در خون بیمار است. از میان روش های مختلفی که جهت پایش خون در سال های اخیر ابداع شده اند، روش های مبتنی بر بکارگیری جریان در مقیاس میکرو مورد توجه ویژه ای قرار گرفته است. رشد و توسعه ی این روش ها منجر به ظهور آزمایشگاه ها در ابعاد میکرو بر روی تراشه گردیده است که قیمت پایین و سادگی، مزیت اصلی آن است. از آنجایی که اندازه ی ذرات زیستی در جریان خون متفاوت است، مسیر حرکت این ذرات در میکروکانال به سبب نیروهای متفاوت وارد بر آن ها نیز متفاوت خواهد شد و در نتیجه می توان با تحلیل مسیر آن ها، به طراحی ریزتراشه های زیستی پرداخت. در تحقیق حاضر، یک جریان دو فاز حاوی ذراتی کروی با ابعاد سلول های خونی مدنظر قرار گرفته و نیروهای موثر بر ذرات این جریان اعم از نیروهای لیفت و درگ با استفاده از نرم افزار کامسول مطالعه شده اند. برای این منظور کانالی واگرا در ابعاد میکرو، طراحی شده و اثر نسبت عرض خروجی به عرض ورودی کانال به عنوان پارامتر هندسی موثر در جداسازی ذرات زیستی، بررسی شده است. مطالعه تاثیر ابعاد ذرات و پارامترهای هندسی کانال بر جداسازی ذرات زیستی، اهداف اصلی تحقیق حاضر است. نتایج نشان می دهد که با افزایش نسبت عرض خروجی به ورودی، تجمیع ذرات بزرگتر در خروجی کانال بیشتر خواهد شد.
    کلیدواژگان: میکروسیالات، جداسازی ذرات زیستی، آزمایشگاه بر روی تراشه، اینرسی
  • عادل اسماعیلی، مصطفی ورمزیار *، محسن ورمزیار صفحات 247-257
    بهینه سازی چیدمان توربین ها با هدف تولید بیش ترین توان در یک مزرعه بادی ذاتا جزو مسایل پیوسته و غیرخطی محسوب می شود. در پژوهش حاضر، جهت خطی سازی قید اثر ویک و رابطه توان توربین از مدل ویک منفرد و فضای گسسته استفاده گردیده است. هم چنین معیار قرارگیری یک توربین در ویک توربین دیگر نیز به صورت غیرمستقیم و خطی اعمال گردیده است. مدل ریاضی پیشنهادی در قیاس با مدل های ریاضی پیوسته غیرخطی، ضمن حفظ مزیت رسیدن به بهینه مطلق، دارای حجم محاسبات و زمان اجرای به مراتب کم تر و پایداری بالاتر است. قیاس نتایج پژوهش حاضر با نتایج مطالعات گذشته نشان می دهد که ممکن است الگوریتم های فراابتکاری به جواب بهینه مطلق نرسند. علاوه بر توان خروجی، مسایل زیست محیطی نیز می تواند بر چیدمان توربین ها، تاثیرگذار باشد که از آن جمله می توان به محدودیت در بیشینه صدای تولید شده در نقاط مشخصی از مزرعه یا اطراف آن اشاره نمود. به عنوان نمونه قید بیشینه شدت صدا نیز در مدل حاضر اعمال گردیده است. جهت محاسبه شدت صدا از فاصله اقلیدسی بر مبنای گسترش نیم کره ای و با لحاظ اثرات جذب اتمسفر استفاده شده است. با توجه به نتایج موجود می توان گفت که تحت شرایط مورد بررسی، قید سطح صدا می تواند کاهش نسبتا قابل توجهی در توان خروجی مزرعه بادی ایجاد نماید، لذا در انتخاب مزرعه می بایست به فاصله تا مناطق مسکونی توجه ویژه نمود. به علاوه میزان تاثیرگذاری تعداد سلول ها بر دقت نتایج مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که ارتباط مشخصی میان توان بهینه و تعداد سلول ها وجود ندارد.
    کلیدواژگان: بهینه سازی چیدمان توربین ها، برنامه ریزی عدد صحیح خطی، محدودیت شدت صدا، فاصله اقلیدسی
  • علی رمضانی، علی توکلی گلپایگانی*، کامران حسنی صفحات 258-264
    ایست ناگهانی قلب و بیماری های قلبی از مهم ترین علل مرگ ومیر در جهان به شمار می روند که در صورت احیای قلبی ریوی صحیح و به موقع می توان از مرگ تعداد زیادی از افراد جلوگیری کرد. ازآنجایی که در بسیاری از موارد احیاگر آموزش دیده حضور ندارد و روش مرسوم احیا سخت و پر خطا است، تجهیزاتی خودکار و غیر خودکار برای این امر ساخته شده اند. در این پژوهش با استفاده از مطالعات مهم صورت گرفته بر روی این گونه تجهیزات، علاوه بر بررسی و مقایسه ی میزان اثربخشی تجهیزات ماساژ قلبی در افزایش نرخ بازگشت جریان خودبه خودی خون، یک دستگاه خودکار ماساژ قلبی قابل حمل، قابل برنامه ریزی و انعطاف پذیر که طراحی و ساخته شده، معرفی شده است. در ساخت این دستگاه با استفاده از مطالعات صورت گرفته بر روی فرآیند احیا، ابتدا داده های موردنیاز در طراحی استخراج و سپس بخش های مکانیکی برای سیستم اعمال فشار و بخش های الکترونیکی برای سیستم کنترل طراحی و ساخته شدند. دستگاه نوین ساخته شده در این پژوهش به راحتی و در کمترین زمان در محل بیمار نصب شده و ماساژ قلبی را با توجه به شرایط بیمار و طبق آخرین دستورالعمل ها، به صورت خودکار انجام می دهد. با این دستگاه بیمار حتی در حین انتقال نیز می تواند از ماساژ قلبی بهره ببرد. همچنین به علت راحتی در استفاده از این سیستم، حتی افراد غیرمتخصص نیز می توانند از آن استفاده کنند. در انتها با مقایسه این دستگاه با سایر دستگاه های خودکار مشابه می توان به مزیت های کاربردی دستگاه ساخته شده از قبیل قیمت بسیار پایین آن نسبت به موارد مشابه درعین حال بالا بودن کارایی و آسان بودن کاربری این دستگاه اشاره نمود.
    کلیدواژگان: ایست قلبی، احیای قلبی ریوی، ماساژ قلبی، ماساژ مکانیکی خودکار
  • محمدرضا درمیانی، حسین امیرآبادی * صفحات 265-272
    ساچمه های سرامیکی از جمله قطعاتی هستند که امروزه به دلیل خواص فیزیکی و مکانیکی ویژه ای که دارند مورد توجه صنعت قرار گرفته اند. ساچمه های سرامیکی به روش متالورژی پودر تولید می شوند. در نهایت توسط فرآیندهای سنگ زنی، لپینگ و پولیش کاری به صافی سطح، گردی و قطر موردنظر می رسد. از آن جا که فرآیند پرداخت کاری لازم برای پرداخت سرامیک ها تا کیفیت سطح و دقت هندسی موردنظر زمان بر و گران است، ایجاد یک روش پرداخت کاری اقتصادی ، مسئله ای مهم در کاربرد ساچمه های سرامیکی است. در این مقاله مکانیزمی برای لپینگ ساچمه های سرامیکی پیشنهاد شده است. مکانیزم پیشنهادی از دو صفحه لپ تشکیل گردیده است. صفحه لپ پایینی دارای شیار غیرهم مرکز V شکل و به صورت خارج از مرکز دوران صفحه لپ بالا قرار می گیرد. تحلیل سینماتیکی مکانیزم پیشنهادی انجام گردیده است و خط سیر لپینگ بر روی سطح ساچمه بررسی گردیده است. نتایج تحلیل سینماتیکی و خط سیر لپینگ نشان می دهد که در مکانیزم پیشنهادی نرخ براده برداری و مقدار گردی ساچمه افزایش می یابد. در مجموع راندمان و بهره وری عملیات لپینگ ساچمه ها برای دست یابی به صافی سطح و میزان گردی موردنظر را بهبود می دهد و می تواند با افزایش نرخ براده برداری، سرعت انجام عملیات را بالا برده و زمان انجام فرآیند را کاهش دهد.
    کلیدواژگان: لپینگ، ساچمه های سرامیکی، تحلیل سینماتیکی، خط سیر لپینگ
  • احسان سوختانلو، علیرضا تیمورتاش *، محمدرضا مه پیکر صفحات 273-280
    به طور معمول از برخورد جت مایع عمودی به یک صفحه ی صاف افقی، پرش هیدرولیکی دایروی تشکیل می شود. با این وجود، در شرایط خاصی که متاثر از عواملی مانند لزجت سیال، دبی حجمی، قطر جت و ارتفاع سیال در پایین دست پرش می باشد، تغییر جریان از حالت فوق بحرانی به زیربحرانی از ظاهر دایروی خود خارج شده و به صورت چندضلعی نمایان می گردد. باوجود گذشت نزدیک به دو دهه از مشاهده پدیده پرش هیدرولیکی چندضلعی، تاکنون رابطه ی تجربی برای تخمین تعداد اضلاع پرش های هیدرولیکی چند ضلعی برحسب پارامترهای مختلف ارائه نگردیده است. اندازه و تعداد اضلاع پرش های هیدرولیکی چندضلعی به عوامل مختلفی مانند دبی حجمی سیال، قطر جت، ارتفاع سیال در پایین دست پرش و خواص فیزیکی سیال و به عبارتی به اعداد بدون بعد رینولدز، وبر و باند بستگی دارند. ازاین رو در این پژوهش با استفاده از روش طراحی آزمایشات به کمک تحلیل تاگوچی به بررسی آزمایشگاهی اثرات دبی حجمی سیال، قطر جت و ارتفاع مانع در پایین دست پرش بر تعداد اضلاع پرش های هیدرولیکی چندضلعی پرداخته شده و دو رابطه ی خطی و غیرخطی برای تخمین تعداد اضلاع پرش های هیدرولیکی چندضلعی برحسب پارامترهای مذکور ارائه می گردد.
    کلیدواژگان: پرش هیدرولیکی چندضلعی، طراحی آزمایشات به روش تاگوچی، روش حداقل مربعات
  • رامین قربانی، سید مصطفی حسینعلی پور* صفحات 281-289
    در مقاله حاضر، به مطالعه آنالیز ناپایداری حرکت امواج روی سطح جت مایع خروجی از اتمایزر جریان چرخشی با وجود هوای داخل و خارج تا قبل از شکست اولیه پرداخته شده است. نیروهای اینرسی، فشار، ویسکوزیته و تنش سطحی در سطح مشترک مایع-گاز عمل می کنند. مجموع اثر این نیروها موجب رشد و افزایش نوسانات ریز و ناچیز موجود در جریان می شود. رشد این نوسانات موجب ناپایداری لایه مایع و شکست آن به لیگامنت و در نهایت تعداد زیادی قطره می شود. الگوی خطی استفاده شده در این مقاله، با الگو های قبلی متفاوت و می توان گفت بهبود یافته روش قبلی است. وجه تمایز این روش در این است که معادلات با در نظر گرفتن این نکته که جت به شکل مخروط توخالی از اتمایزر خارج می شود استخراج شده است. در این حالت معادلات حاکم به گونه ای است که امکان حل تحلیلی آن ها وجود ندارد. به همین منظور از روشی نیمه تحلیلی و عددی استفاده شده است. روش حل نیز به گونه ای است که این امکان را فراهم می سازد شکست اولیه جت را در حالات مختلف، از زاویه پاشش 0 تا 180 درجه، مدل سازی کرد. به منظور اعتبار سنجی با رسم شکل هایی، نتایج روش خطی بهبود یافته با نتایج تجربی و تحلیلی موجود، مقایسه شده است. مقایسه نشان می دهد که روش خطی مورد استفاده در این مقاله تطابق بیشتری با نتایج تجربی دارد. همچنین نتایج نشان می دهد مدل حاضر طول شکست را با دقت بهتری پیش بینی می کند.
    کلیدواژگان: اتمایزر جریان چرخشی، ناپایداری خطی، شکست اولیه
  • محسن سلطانی، سید محمد بزرگ*، محمدرضا ذاکرزاده صفحات 290-298
    برای کنترل عملگرهای هوشمند دارای آلیاژ حافظه دار، لازم است متغیرهای حالت این عملگرها اندازه گیری یا تخمین زده شوند تا در حلقه کنترل به عنوان بازخورد استفاده شوند. دمای سیم یکی از این متغیرهای حالت است که اندازه گیری آن بسیار سخت بوده و با تاخیر و نویز زیادی همراه است. از این رو، تلاشهای بسیاری برای تخمین این متغیر صورت گرفته است. مدل ترموالکتریک یکی از پرکاربردترین مدل هایی است که در آن با داشتن جریان سیم، دمای سیم محاسبه می شود. در این مقاله، ابتدا سه پارامتر مدل ترموالکتریک به صورت همزمان به کمک فیلتر کالمن توسعه یافته تخمین زده شده و دمای سیم به کمک مدل شناسایی شده، محاسبه می شود. تخمین پارامترها و محاسبه دما روی یک عملگر واقعی آلیاژ حافظه دار انجام می شود. در ادامه برای حذف تاثیر اغتشاشات محیطی و خطاهای مدل ترموالکتریک، دمای سیم توسط فیلتر کالمن توسعه یافته تخمین زده شده است. در این روش از دو مدل ترموالکتریک و برینسون برای پیش بینی متغیرها و از داده های قابل اندازه گیری مانند جریان، تنش و کرنش سیم آلیاژ حافظه دار، برای به روزرسانی تخمین ها استفاده می شود. این روش برای تخمین برخط دمای سیم آلیاژ حافظه دار روی یک عملگر آلیاژ حافظه دار ساخته شده مورد استفاده قرار می گیرد. بررسی نتایج این تخمین نشان دهنده انطباق بالای دمای تخمین زده شده با دمای واقعی سیم است. همچنین نتایج این تخمین دقیق تر از حالتی است که از مدل ترموالکتریک به تنهایی برای محاسبه دما استفاده شود.
    کلیدواژگان: آلیاژهای حافظه دار، مدل ترموالکتریک، تخمین متغیرهای حالت، فیلتر کالمن توسعه یافته
  • حسن نصیری سلوکلو، نوشین بیگدلی * صفحات 299-306
    در این مقاله به طراحی کنترل پیش بین تابعی مبتنی بر توابع لاگر برای ردیابی تغییرات بار راکتور آب سبک تحت فشار (PWR) موجود در نیروگاه های هسته ای پرداخته شده است. از آنجا که علیرغم کارآیی بسیار خوب کنترل کننده های پیش بین در صنعت، پیاده سازی آنها برای سیستم های مرتبه بالای مقید، حجم محاسبات بالایی می طلبد، در این مقاله، طراحی کنترل پیش بین با حجم محاسبات نسبتا پایین مورد نظر قرار گرفت. لذا، ابتدا مرتبه مدل PWR با استفاده از روش برش متعادل، کاهش داده شد. سپس، با توجه به حجم محاسبات نسبتا پایین و کارآیی بالای کنترل کننده پیش بین تابعی، به طراحی کنترل کننده پیش بین تابعی مبتنی بر توابع لاگر پرداخته شده است. بدین منظور، با کمینه سازی انتگرال مربع خطا، پارامتر مقیاس بندی چندجمله ای لاگر تعیین شده است. سپس به علت وجود محدودیت های مکانیکی، قیدهایی روی فرمان کنترلی و تغییرات فرمان کنترلی در نظر گرفته شده و برای حل مساله کنترل پیش بین مقید و طراحی فرمان کنترلی، از روش برنامه ریزی مربعی استفاده شده است. همچنین به منظور نشان دادن کارایی روش پیشنهادی، پاسخ سیستم در حضور اغتشاش بررسی شده است. نشان داده شده که با استفاده از کنترل پیش بین تابعی بر روی مدل مرتبه کاهشی، علاوه بر کاهش حجم محاسبات، کنترل توان هسته و ردیابی تغییرات بار در حضور اغتشاش خارجی به خوبی انجام شده است.
    کلیدواژگان: کنترل پیش بین تابعی، کاهش مرتبه، برش متعادل، نیروگاه هسته ای، کنترل توان هسته، توابع لاگر
  • محمد فرهمند، رضا قاسمی، محمد سالاری * صفحات 307-316
    طراحی کنترل کننده برای سیستم های غیر خطی چند ورودی- چند خروجی مانند وسایل بدون سرنشین کوادروتور به دلیل کوپلاژ شدید بین متغیرهای حالت و معادلات دینامیکی به شدت غیرخطی آن همیشه یک موضوع چالش برانگیز بوده است. علاوه بر این کوادروتور یک وسیله دینامیکی غیر خطی کم عملگر (چهار عملگر در مقابل شش درجه آزادی) است، به دلیل کم عملگر بودن وسیله برای داشتن حرکت در جهت افقی باید از ترکیب تغییرات در سرعت عملگرهای چهارگانه موجود استفاده کرد. بطوریکه با ایجاد زاویه بین صفحه فرضی کوادروتور و سطح افق می توان وسیله را وادار به حرکت در جهت طولی یا عرضی کرد. بنابراین در سیستم کنترل کوادروتور دو حلقه کنترلی تو در تو نیاز است. یک حلقه بیرونی برای تعیین زاویه مناسب وسیله نسبت به افق برای حرکتهای افقی و یک حلقه داخلی که وظیفه رساندن زاویه صفحه وسیله به این زاویه تعیین شده را دارد و بسته به زیاد یا کم بودن این زاویه، سرعت افقی وسیله زیاد یا کم میشود. در این مقاله تلاش شده که یک کنترل کننده غیر خطی هیبرید فازی - مد لغزشی فراپیچش برای کنترل یک کوادروتور نمونه طراحی و از کنترل کننده فازی در حلقه بیرونی و از کنترل کننده مد لغزشی فراپیچش در حلقه داخلی استفاده شود. مزیت مهم این استراتژی این است که سرعت حرکت افقی وسیله را بهینه می کند. اگر فاصله از هدف زیاد باشد زاویه صفحه وسیله نیز زیاد و اگر فاصله کم شود این زاویه نیز کمتر می شود. در نتیجه وسیله با سرعت مطلوبی به هدف می رسد. نتایج شبیه سازی انجام شده موید این امر است.
    کلیدواژگان: کنترل کننده غیر خطی، کنترل کننده هیبرید فازی - مد لغزشی فراپیچش، کوادروتور، کنترل کننده فراپیچش، وسیله هوایی بدون سرنشین
  • مجتبی عفت پناه، محمد امین عسکری فرسنگی، حسن صیادی* صفحات 317-326
    در این مقاله تحلیل حساسیت کلی کرنش پیش بینی شده بوسیله مدل برداشت کننده انرژی از ارتعاشات با آلیاژ حافظه دار مغناطیسی ارائه شده است. در مدل انتخاب شده ، قطعه های آلیاژ به یک تیر دو سر درگیر متصل شده اند و سیم پیچ به دور آن ها پیچیده شده است. بار ضربه ای به جرم محک متصل در وسط تیر اعمال می شود . ارتعاشات حاصل از این ضربه باعث ایجاد کرنش در تیر و آلیاژ می گردد. بنمظور برداشت انرژی از تیر ، با محدودیت هایی مواجه هستیم که یکی از آن ها کرنش ایجاد شده در آلیاژ می-باشد. با زیاد شدن کرنش با توجه به پیش کرنش اعمال شده، آلیاژ از حالت فشاری خارج می گردد و باعث عدم کارایی مدل می گردد . همچنین زیاد شدن این کرنش از حد مجاز نتایج پیش بینی شده را تحت تاثیر قرار می دهد. بدین ترتیب روش PAWN بعنوان یک روش کارآمد و آسان برای تحلیل حساسیت کلی مدل نسبت به ورودی ها معرفی می گردد. سپس مدل درنظر گرفته شده با روش معرفی شده، تحلیل می شود و اثر هر یک از ورودی ها بر خروجی مدل معرفی می گردد. در ادامه با توجه به اهمیت ولتاژ برداشت شده، تحلیل حساسیت و رتبه بندی پارامترها انجام می گردد. همچنین با استفاده از آزمون دو-نمونه ای کولموگروف–اسمیرنوف نشان داده شد که در طراحی برداشت کننده و بهینه سازی آن با توجه به کرنش می توان طول، ضخامت و عرض آلیاژ و با توجه به ولتاژ می توان ارتفاع تیر را در محدوه ماکزیمم و مینیمم بررسی شده و با معیار مورد نظر، ثابت درنظر گرفت.
    کلیدواژگان: آلیاژ حافظه دار مغناطیسی، برداشت کننده انرژی، سازه کوپل با آلیاژ، تحلیل حساسیت کلی، شاخص حساسیت
  • زینب شعبانپور، کورش گودرزی* صفحات 327-334
    در سال های اخیر استفاده از پلیمرهای عایق در زمینه های مختلف گسترش پیدا کرده است. لذا با توجه به اهمیت و کاربرد این نوع پلیمرها در صنایع گوناگون، بررسی خصوصیات رفتاری آنها از جمله خصوصیات حرارتی جهت استفاده بهینه و به صرفه از آنها ضروری به نظر می رسد. در این پژوهش با در نظر گرفتن فوم سرامیکی زیرکونیا به صورت یک بعدی به تخمین خواص تابشی و هدایتی این نوع فوم به عنوان یک عایق پلیمری با استفاده از روش انتقال حرارت معکوس پرداخته شده است. روش انتقال حرارت بکار رفته در این پژوهش روش گرادیان مزدوج می باشد. همچنین از روش عددی حجم محدود برای حل معادلات انرژی و تابش بهره برده شده است. مسئله انتقال حرارت معکوس برای تخمین پارامترهای تابش- هدایت با در نظر گرفتن دو حالت، تک سنسور و دو سنسور و با در نظر گرفتن حدس های اولیه مختلف حل شده است. برای حل مسئله معکوس از داده های مربوط به حل مستقیم استفاده شده و با وارد کردن مقداری خطا، این داده ها در حل معکوس به کار گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که الگوریتم گرادیان مزدوج برای محاسبه خواص تابشی و هدایتی پلیمرهای عایق حرارتی نتایج قابل قبولی ارائه می دهد و همچنین با افزایش تعداد سنسورها دقت پارامترهای تخمین زده شده با استفاده از الگوریتم گرادیان مزدوج افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: عایقهای پلیمری، تشعشع، آنالیز معکوس، گرادیان مزدوج
  • سید رضانقیبی، علی اکبر پیرمحمدی، سیدعلی اکبر موسویان* صفحات 335-344
    در این مقاله مسئله کنترل دقیق بازوی رباتیکی با وجود نامعینی های دینامیکی و عوامل غیر خطی سخت مانند اصطکاک با استفاده از روش ترانهاده ژاکوبین بهبودیافته به همراه جبران ساز اصطکاک مدل مبنا انجام شده است. برای مدل سازی اصطکاک از مدل لاگر استفاده شده است و پارامترهای آن با استفاده از الگوریتم بهینه یابی فراابتکاری ماهی ده پا بدست آورده شده است. با مقایسه این الگوریتم با الگوریتم های فرا ابتکاری مشابه مانند توده کرم شب تاب، سرعت و دقت بالاتر این الگوریتم نشان داده می شود. پس از تعیین دقیق پارامترهای مدل و تعیین الگوی اصطکاک در محرکها، با استفاده از روش ترانهاده ژاکوبین بهبودیافته و جبران ساز اصطکاک مدل مبنا، پیاده سازی تجربی بر روی یک ربات دولینکی در فضای کارتزین ارائه می شود. همچنین به منظور مقایسه عملکرد این روش نسبت به دیگر روش های کنترل، ربات مورد نظر با استفاده از روش های کنترل مدل مبنا و ترانهاده ژاکوبین و همچنین جبران ساز اصطکاک با استفاده از شبکه عصبی تطبیقی توابع گاوسی شعاعی کنترل شده و عملکرد آنها با روش پیشنهادی مقایسه می شود. نتایج تجربی نشان می دهد که کنترل ربات با استفاده از روش پیشنهادی دارای سرعت بیشتر در رسیدن به جواب، دقت بهتر و حذف کامل تر اصطکاک و مقاومت بهتر در برابر نامعینی های دینامیکی است. همچنین دارای محاسبات به مراتب کمتر نسبت به الگوریتم های مدل مبنا است.
    کلیدواژگان: کنترلر ترانهاده ژاکوبین، مدل اصطکاک لاگر، شبکه عصبی تطبیقی تابع شعاعی گاوسی
  • سمیرا اکبری آذر، مصطفی باغانی*، حمید شهسواری، محمدرضا ذاکرزاده، سعید سهراب پور صفحات 345-354
    در این مقاله، رفتار خمشی یک تیر کامپوزیتی متشکل از یک بخش موج دارکه حفره های آن با ماده پلیمری حافظه دار پر شده است، مورد بررسی قرار گرفته است. تیر موردنظر یک تیر ساندویچی ازجنس پلیمر حافظه دار است که بدنه ای موج دار از جنس پلیمری دارد. این تیر در سنسورها و فعال کننده ها کاربرد فراوانی دارد. از آنجایی که در پروفیل های موج دار نسبت استحکام به وزن در راستای عمود به موج بیشتر است، لذا تیرهایی که بخش موج دار در راستای عرضی تیر قرار دارد، نسبت به تیرهایی که بخش موج دار در راستای طولی است، مستحکم تر هستند. با استفاده از مدل ساختاری ارائه شده توسط چن ولاگوداس برای مواد پلیمری حافظه دار و همچنین باکمک تئوری تیر اویلر- برنولی، رفتار تیر کامپوزیتی بررسی شده است. به دلیل اینکه مدل ساختاری استفاده شده به فرم انتگرالی است، از روش تفاضلات محدود برای جداسازی معادلات استفاده شده است. با استفاده از یک نرم افزار المان محدود نیز نتایج تحلیل خمشی تیر بدست آمده است وبا نتایج روش تفاضلات محدود مقایسه گردیده است. نتایج نشانگر دقت بالای روش تفاضلات محدود در حل این مسئله است. نتایج تحلیل خمشی تیر با هسته موج دار دارای شکل های مثلثی، سینوسی و ذوزنقه ای بدست آورده و بایکدیگر مقایسه شده اند. نتایج نمایانگر آن است که توانایی حمل بار در تیر کامپوزیتی در مقایسه با تیر پلیمری خالص افزایش یافته است. توانایی تحمل بار بیشتر، با اندکی کاهش در تثبیت شکل تیر بدست می آید. در نهایت، شرایط مربوط به چرخه بازیابی تنش مقید نیز برروی تیر کامپوزیتی اعمال و نتایج مربوط به این چرخه نیز بدست آمده اند.
    کلیدواژگان: پلیمرهای حافظه دار، تیر ساندویچی، تئوری تیر اویلر- برنولی، سازه موج دار، روش تفاضلات محدود
  • خلیل خلیلی *، سید علیرضا ذوالفقاری، آتنا عزتیان سرابی صفحات 355-360
    تحقیق حاضر باهدف بررسی تاثیر هم زمان مشخصه های فردی و فیزیولوژیکی افراد بر پاسخ حرارتی ناحیه دست تحت اعمال یک تحریک سرمایی شدید صورت پذیرفته است. بر این اساس، پاسخ حرارتی گذرای دستان 89 نفر از دانشجویان پسر با استفاده از تکنیک تصویربرداری ترموگرافی مورد ارزیابی قرارگرفته است. سپس، با به کارگیری روش-های تحلیل آماری روابطی تجربی برای تخمین زمان پاسخ حرارتی افراد دارای شرایط فردی و فیزیولوژیکی مختلف توسعه یافته است. نتایج نشان داد که از میان 9 پارامتر فردی و فیزیولوژیکی موردبررسی (سن، چربی داخلی، درصد ماهیچه، درصد چربی، شاخص توده بدنی، فشارخون سیستولیک، فشارخون دیاستولیک، ضربان قلب و زمان گرسنگی)، زمان پاسخ حرارتی افراد تنها با چهار پارامتر مستقل چربی داخلی، شاخص توده بدنی، فشارخون سیستولیک و زمان گرسنگی رابطه معنی داری برقرار می کند. همچنین در تحقیق حاضر، با استفاده از رگرسیون خطی چند متغیره، رابطه ای برای تخمین زمان پاسخ حرارتی افراد در برابر تحریکات سرمایی توسعه داده شده است. این رابطه نشان می دهد که زمان پاسخ حرارتی افراد چاق می تواند تا حدود 20 درصد نسبت به افراد لاغر بیشتر باشد. علاوه بر این، نتایج حاکی از آن است که به ازای سپری شدن هر یک ساعت از زمان صرف آخرین وعده غذایی، پاسخ حرارتی بدن افراد حدود 1 درصد کندتر می شود.
    کلیدواژگان: پاسخ حرارتی پوست، تحریک سرمایی، ترموگرافی مادون قرمز
  • بررسی دینامیکی صفحه جاذب انرژی امواج قرارگرفته در بستر کانال
    آرمان عصاییان، رمضانعلی جعفری تلوکلایی*، مریم عابدی، مصطفی عطار صفحات 361-369
    امروزه تامین انرژی مورد نیاز بشر به معضلی حیاتی برای بشر تبدیل شده است. همچنین با توجه به افزایش روزافزون جمعیت و پیشرفت صنعت در سراسر جهان، بشر به زودی با خطر آلودگی محیط زیست و اتمام منابع انرژی تجدیدناپذیر مواجه خواهد شد. راه حل مشکلات مربوطه این است که سهم منابع انرژی پاک و تجدیدپذیر در مصرف انرژی بشر را افزایش داده تا به این وسیله سهم منابع انرژی فسیلی در مصرف انرژی بشر کاهش یابد. یکی از پاک ترین انواع انرژی های تجدیدپذیر، انرژی نامحدود و گسترده در جریان سیال در محیط هایی از قبیل اقیانوس ها، دریاها، رودخانه ها و کانال ها می باشد. در کار حاضر مطالعاتی بر روی جذب انرژی حاصل از جریان سیال به صورت موج به وسیله یک صفحه انعطاف پذیر در یک کانال انجام شده است. یک صفحه طویل با عرض و ضخامت محدود قرار گرفته در کف یک کانال جهت جذب انرژی امواج گرانشی سیال مورد بررسی قرار گرفته است. صفحه مذکور بر روی بستر ویسکوالاستیک قرار دارد که رفتاری خطی از خود نشان می دهند. معادلات وابسته سیال و صفحه مورد تحلیل قرار گرفته و مشخصات ارتعاشی سطح سیال و صفحه محاسبه شده است. همچنین در انتها تجزیه و تحلیل مناسبی برای جذب انرژی امواج توسط صفحه انجام شده است.
    کلیدواژگان: انرژی تجدیدپذیر، امواج سطحی آب، صفحات مستطیلی، کانال آبی، اندرکنش سیال و سازه
  • حبیب صفار نجیب، بهروز حسنی*، نیما یعقوبی صفحات 370-378
    در این مقاله روشی برای بهبود اعمال قید تنش در طراحی توپولوژی سازه با جرم کمینه ارائه شده است. برای فرمول بندی مسئله بهینه سازی توپولوژی از روش اجزای محدود و برای مدل سازی مصالح از تابع چگالی مصنوعی استفاده شده است. برای محاسبه میزان تنش در اجزا از تنش فون میزز در نقاط انتگرال گیری گوس موسوم به نقاط فوق همگرا استفاده شده است. به منظور کاهش زمان و هزینه محاسبات از فن خوشه بندی قیود تنش مجتمع شده با روش P-norm برای کاستن از تعداد قیود مسئله بهینه سازی، که متناسب با تعداد المان های به کار رفته در مدل محاسباتی مسئله است، استفاده شده است. به این منظور تعداد زیادی از قیدهای تنش محلی با تعداد محدودی قید تنش سراسری جایگزین می شود. توصیف کاملی از فرمول بندی و تحلیل حساسیت قید تنش که با استفاده از روش الحاقی صورت پذیرفته، ارائه شده است. به علت پیچیدگی بهینه سازی توپولوژی با استفاده از قیدهای تنش، روش مجانب های متحرک برای حل مسئله بهینه سازی مورد استفاده قرار گرفته است. برای بررسی کارایی روش چند مثال تنش صفحه ای ارائه و با سایر پژوهش ها ارزیابی شده است. نتایج به دست آمده حاکی از مزیت روش محاسباتی ارائه شده در تولید توپولوژی های قابل قبول و کاربردی است.
    کلیدواژگان: بهینه سازی توپولوژی سازه، قید تنش، خوشه بندی، جریمه تنش، SIMP، MMA
  • حامد اسماعیلی، حامد ادیبی *، مهدی رضاعی صفحات 379-387
    کامپوزیت های پایه سرامیکی دسته جدیدی از مواد با تکنولوژی پیشرفته هستند که می توانند جایگزین مناسبی برای سوپر آلیاژهای فلزی باشند. این کامپوزیت ها به دلیل خصوصیات برجسته شامل وزن خیلی پایین، سختی و چقرمگی نسبتا بالا و مقاومت به خوردگی و سایش زیاد کاربردهای گسترده ای در صنایع مدرن پیدا کرده اند. به دلیل سختی بالا و ساختار ناهمگون، فرآیند سنگ زنی این کامپوزیت ها ناپایدار و همراه با نیروها و دماهای بالا در حین فرآیند ماشینکاری است. هدف این پژوهش غلبه بر مشکل سنگ زنی این کامپوزیت ها با تحلیل و شناخت تاثیر پارامترهای عمده سنگ زنی شامل سرعت برش، سرعت پیشروی و عمق بار بر نیروها، انرژی مخصوص و نسبت نیروی سنگ زنی در سه محیط مختلف شامل سنگ زنی خشک، سنگ زنی با سیال برشی و روش روانکاری کمینه می باشد. برای ارزیابی معنی دار بودن تاثیر پارامترهای ورودی بر پاسخ ها و همچنین به دست آوردن معادلات پیش بینی از آنالیز واریانس استفاده گردید. نتایج نشان داد که روش روانکاری کمینه موثرترین روش روانکاری و خنک کاری می باشد بطوریکه موجب کاهش نیروهای مماسی سنگ زنی به میزان 38.88% و نیروهای عمودی به مقدار 31.16% نسبت به سنگ زنی خشک می گردد، در حالیکه مقادیر کاهش نیروها در سنگ زنی با سیال برشی برابر 34.22% برای نیروهای مماسی و 24.81% برای نیروهای عمودی نسبت به سنگ زنی خشک است. همچنین ملاحظه گردید که افزایش سرعت برش باعث کاهش نیروها و نسبت نیروی سنگ زنی و افزایش انرژی مخصوص می گردد در حالیکه افزایش سرعت پیشروی و عمق بار باعث افزایش نیروها و نسبت نیروی سنگ زنی و کاهش انرژی مخصوص می شود.
    کلیدواژگان: کامپوزیت پایه سرامیکی، نیروی سنگ زنی، روانکاری کمینه، سنگ زنی با سیال برش، سنگ زنی خشک
  • مرتضی خوشرو، مجتبی افتخاری*، مهدی افتخاری صفحات 388-396
    در این مقاله کنترلر خطی درجه دوم (LQR) مقاوم با استفاده از روش یادگیری تقویتی برای پاندول معکوس چهار درجه آزادی طراحی شده است. سیستم ارائه شده متشکل از یک پاندول معکوس چهار درجه آزادی و یک جرم متمرکز در انتهای آن می باشد. ابتدای پاندول در صفحه x-y توانایی حرکت در جهت های x و y را دارد. برای کنترل دو زاویه پاندول معکوس، دو نیروی صفحه ای در جهت های x و y به پایین پاندول وارد می شود. معادلات مدل حاکم بر سیستم با استفاده از روش لاگرانژ استخراج شده اند و سپس یک کنترلر LQR مقاوم بر اساس روش یادگیری تقویتی برای این مسئله طراحی شده است. پاندول برای بازه ای از زاویه ها مختلف ، طول ها و جرم های مختلف آموزش داده شده است. نامعینی های پارامتری به صورت طول و جرم های مختلف پاندول معکوس و اغتشاشات به صورت نیرو های ضربه ای و متغیر با زمان اعمال شده به پاندول تعریف شده است. پس از یادگیری کنترلر، کنترلر یادگیر می تواند به صورت آنلاین برای بازه ای متفاوت از طول و جرم که قبلا آموزش نیافته و در برابر اغتشاشات پیوسته و ضربه ای که به سیستم اعمال می شود سیستم را کنترل کند. نتایج عددی نشان دهنده عملکرد خوب کنترلر یادگیر در حضور نامعینی های ساختاری و پارامتری، اغتشاشات ضربه ای و پیوسته و نویز سنسورها می باشد.
    کلیدواژگان: یادگیری تقویتی، کنترلر LQR، پاندول معکوس چهار درجه آزادی
  • مهدی محمدمیرزایی، امیرحسین کوکبی * صفحات 397-405
    در جوشکاری زیرپودری، برای افزودن عناصر آلیاژی، پودر جوش باید به روش چسباندن تهیه شود. در این روش ترکیبات معدنی و عناصر آلیاژی آسیاب شده و با نسبت های معین با چسب مخلوط می شود. پس از خشک شدن در هوا به صورت کلوخه ای، در دمای حدود 350 درجه ی سانتی گراد پخت صورت می گیرد و با استفاده از سرند به دانه بندی 0.3 تا 1 میلی متر می رسد. مقادیر مختلف کروم، مولیبدن و کروم-مولیبدن به پودر جوش اضافه شد. در این حالت عناصر آلیاژی از طریق واکنش های بین فلز جوش-سرباره وارد فلز جوش شد. برای بررسی خواص مکانیکی آزمون های کشش طولی، سختی سنجی و انرژی ضربه شارپی از فلز جوش گرفته شد. ریزساختار به کمک میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی بررسی شد. افزودن 0.4 درصد وزنی مولیبدن به فلز جوش باعث افزایش فریت سوزنی تا 87 درصد شد. استحکام 20 درصد افزایش و انرژی ضربه 25 درصد کاهش یافت. تاثیر کروم بر افزایش فریت سوزنی در فلز جوش کمتر از مولیبدن بود. با افزودن 0.4 درصد وزنی کروم به فلز جوش 57 درصد فریت سوزنی تشکیل شد، استحکام تقریبا ثابت ماند ولی انرژی ضربه 35 درصد کاهش یافت. در ادامه با افزایش بیشتر کروم به دلیل افزایش فریت با فاز ثانویه انرژی ضربه به شدت (60 درصد) کاهش یافت. بیش-ترین مقدار فریت سوزنی (95 درصد) با افزودن 0.28 درصد وزنی کروم و 0.35 درصد وزنی مولیبدن به فلز جوش به دست آمد. در این حالت استحکام فلز جوش 20 درصد (100 مگاپاسکال) افزایش و انرژی ضربه 15 درصد (20 ژول) کاهش یافت.
    کلیدواژگان: جوشکاری زیرپودری، چسباندن پودر جوش، فریت سوزنی، عناصر آلیاژی، آخال
  • مصطفی نبی پور، سیدعلی اکبر صالحی نیشابوری *، رضا صادقی دودران، امیررضا زراتی، سید حسین مهاجری، محمد ضابطیان صفحات 406-412
    از جمله روش های پرکاربرد اندازه گیری میدان جریان در کانال های باز استفاده از دستگاه سرعت سنج صوتی داپلر می باشد. حضور شاخک ها و بدنه دستگاه سرعت سنج صوتی در داخل جریان موجب تغییر الگو و ساختار آشفتگی جریان می شود. بنابراین خطای دستگاه سرعت سنج صوتی داپلر ناشی از دو عامل خطای ذاتی دستگاه و حضور بدنه و شاخک های دستگاه در داخل جریان می باشد. برای فهم بهتر این موضوع، در این مقاله میدان جریان با استفاده از ابزار سرعت سنجی تصویری ذرات و دستگاه سرعت سنج صوتی جانب نگر اندازه گیری شد. نتایج حاصله نشان داد که در اندازه گیری سرعت طولی، نتایج هر دو ابزار به یکدیگر نزدیک بوده و به طور متوسط 5 درصد اختلاف دارند، در حالی که سرعت های قائم و عرضی دارای تفاوت قابل توجهی با یکدیگر می باشند. همچنین مقایسه مقادیر شدت آشفتگی طولی و عرضی و تنش برشی رینولدز نشان می دهد که اختلاف مقادیر در نزدیکی سطح آب کمتر و با نزدیک شدن به بستر افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: سرعت سنج صوتی جانب نگر، سرعت سنج تصویری ذرات، الگوی جریان، پارامترهای آشفتگی
  • سعید روحانی، آرش محمدی *، مسعود ضیاء بشرحق صفحات 413-422
    کاهش مدت زمان گرم شدن موتور احتراق داخلی، باعث کاهش مصرف سوخت و آلایندگی می شود. داغ ترین نقاط موتور نزدیکی سوپاپ دود و بین سیلندرها قرار دارد. در حالی که ورودی مایع خنک کننده از طریق بلوک می باشد که در دمای پایین تری نسبت به سرسیلندر قرار دارد. در نتیجه خنک کاری بلوک بیش از مقدار لازم صورت می گیرد تا از دمای بیشینه در سرسیلندر اطمینان داشته باشیم. از سوی دیگر، کاهش دبی سیال خنک کنند، سبب افزایش دمای بلوک، کاهش میزان مصرف سوخت ویژه ترمزی و کاهش آلاینده های HC و CO شده و نیز از طرفی باعث افزایش دمای سرسیلندر شده که سبب ایجاد مشکلاتی از قبیل افزایش میزان تولید NOX می گردد. یک روش برای حل این مشکل، خنک کاری جداگانه ی بلوک و سرسیلندر میباشد. در این روش مایع خنک کننده پس از خروج از پمپ به دو مسیر مجزا برای بلوک و سرسیلندر تقسیم می شود. به این ترتیب می توان دبی سیال مورد نیاز برای خنک کاری هر کدام را بطور جداگانه تعیین کرد. در این تحقیق به منظور محاسبه ی مدت زمان گرم شدن موتور، مدار خنک کاری موتور ملی در خودرو سمند مدلسازی شده است. برای اعتبار سنجی، نتایج عددی افت فشار در راهگاه آب موتور، دبی رادیاتور و مدت زمان گرم شدن موتور با نتایج حاصل از تست خنک کاری مقایسه شده و در انتها اثر جداسازی مدار خنک کاری بلوک و سرسیلندر موتور ملی بر مدت زمان گرم شدن موتور مورد مطالعه قرارگرفته است. نتایج، کاهش مدت زمان گرم شدن به میزان 15 درصد را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: خنک کاری، جداگانه، زمان گرم شدن
  • جواد هاشمی خسروشاهی، محمدحسین صادقی *، امیر راستی، سینا صباغی فرشی صفحات 423-432
    در این پژوهش، شبیه سازی المان محدود فرایند جوشکاری اصطکاکی دورانی دو لوله غیر هم جنس ASTM A106-B و AISI 4140 ارائه شد. با استفاده از طرح آزمایش کسری، تاثیر پارامترهای اصلی جوشکاری شامل سرعت دورانی، فشار اصطکاکی، زمان اصطکاکی، فشار آهنگری و زمان آهنگری بر میزان کوتاه شدگی نمونه های بعد از جوشکاری مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به وجود تغییرشکل شدید در این فرایند و جلوگیری از ایجاد المان های اعوجاج یافته از تکنیک مش ریزی مجدد ابتکاری و اسکریپت نویسی در نرم افزار آباکوس استفاده گردید. در مجموع 27 مدل سازی المان محدود و 3 آزمون تجربی جهت اعتبارسنجی انجام گرفت. نتایج نشان داد که افزایش تمامی پارامترهای فرایند، کوتاه شدگی بیشتر اتصال را در پی دارد. پارامتر فشار اصطکاکی نیز با 33.9% بیش ترین تاثیر را بر میزان کوتاه شدگی نمونه ها دارا بود. علاوه بر این، افزایش فشار و زمان آهنگری تا مقدار محدودی کوتاه شدگی قطعات را افزایش داده و پس از آن بی تاثیر بودند. از سوی دیگر، میزان دمای تعادلی در سطح اتصال در حدود 1250 درجه سانتی گراد بود که بعد از حدود 2 ثانیه از شروع فرایند ایجاد می شد. نتایج آزمون های اعتبارسنجی نیز بیانگر وجود خطای شبیه سازی در حدود 5.6% بود که نشان از مطابقت بالای مدل المان محدود با شرایط تجربی فرایند دارد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی المان محدود، جوشکاری اصطکاکی دورانی، روش مش ریزی مجدد
  • دامون آقازاده دکانداری، علی ناصری، مختار بیدی*، رامین حقیقی خوشخو صفحات 433-440
    در این مطالعه با آنالیز قانون اول و دوم ترمودینامیک سیکل تبرید اجکتوری-انبساطی (EERC) با بکارگیری مبرد N2O تاثیر برخی پارامترهای کلیدی بر عملکرد سیکل بررسی شد. نتایج شبیه سازی سیکل تبرید اجکتوری-انبساطی با مبرد N2O نشان داد که نسبت مکش اجکتور به عنوان یک پارامتر تاثیرگذار بر عملکرد سیکل، نسبت مستقیم با فشار مبرد در خروج از کمپرسور خواهد داشت اما کیفیت مبرد خروجی از اجکتور نسبت عکس با فشار مبرد خروجی از کمپرسور دارد.
    مشاهده شد که با افزایش فشار مبرد در خروج از کمپرسور و در نتیجه افزایش نسبت مکش اجکتور، ضریب عملکرد سیکل افزایش یافته و بعد از رسیدن به بیشینه مقدار با کاهش همراه است. همچنین ضریب عملکرد سیکل با افزایش دمای اواپراتور افزایش می یابد. مشخص گردید که ضریب عملکرد سیکل تبرید اجکتوری-انبساطی 12 درصد بیشتر از سیکل تبرید با مبدل حرارتی داخلی و 14 درصد بیشتر از سیکل تبرید تراکمی بخار است همچنین بازده اگزرژی آن به ترتیب 15 و 16.5 درصد بالاتر از سیکل تبرید با مبدل حرارتی داخلی و سیکل تبرید تراکمی بخار است. همچنین تلفات اگزرژی سیکل تبرید اجکتوری-انبساطی به ترتیب 54 و 63.3 کمتر از دو سیکل تبرید تراکمی بخار و سیکل تبرید با مبدل حرارتی داخلی خواهد. در ادامه تاثیر نوع مبرد بر عملکرد سیکل تبرید اجکتوری-انبساطی مقایسه گردید، مشخص گردید که با مبرد N2O سیکل مذکور عملکرد بهتری خواهد داشت بطوری که بیشترین ضریب عملکرد با انتخاب مبرد N2O و به میزان 5.012 خواهد بود که در فشار بالای برابر با MPa 7.328 سیکل حاصل می گردد.
    کلیدواژگان: سیکل تبرید اجکتوری-انبساطی، N2O، ضریب عملکرد، بازده اگزرژی
  • حمید یوسفی، احسان خواصی *، صبا تیموری، پارسا نظمی، زهرا مشهدی صفحات 441-451
    جریان های چگال، به دلیل تفاوت چگالی بین جریان و محیط اطراف، جریان می یابند. دسته مهمی از سیال های چگال، جریان های گل آلود نامیده می شوند که اختلاف چگالی، به خاطر حضور ذرات جامد معلق در سیال ایجاد می شود. در کار حاضر، تلاش گردید تا با کنار هم گذاردن دو روش اویلری و لاگرانژی، از مزیت هر یک استفاده نمود، به این صورت که ذرات بزرگ تر که به علت سرعت سقوط بیشتر، نقش موثرتری را در مکانیزم رسوب دارند، به صورت لاگرانژی و ذرات کوچک تر با روش اویلری محاسبه می شوند. برای بدست آمدن معیاری برای این دسته بندی ذرات، داخل یک کانال ساده، هفت جریان با ابعاد ذرات متفاوت به صورت اویلری-اویلری، شبیه سازی عددی گردید و با حالت بدون ذره مقایسه شد و هم چنین روش اویلری-اویلری با نتایج آزمایشگاهی صحت سنجی شده است و مشخص گردید زمانی که ابعاد ذرات کوچک تر از 12 میکرون باشد، فرآیند رسوب گذاری، محسوس نمی باشد و می توان از اثر حضور این نوع از ذرات چشم پوشی نمود؛ بنابراین روش اویلری-اویلری برای ذرات کمتر از 12 میکرون روش مناسبی محسوب می شود. اعتبار سنجی روش اویلری-لاگرانژی با نتایج آزمایشگاهی صورت گرفته است و در نهایت جریان داخل کانال با طیفی از ابعاد ذرات با روش پیشنهاد شده در این پژوهش (ترکیب دو دیدگاه) شبیه سازی شده و به تشریح نتایج بدست آمده پرداخته شده است. برای انجام شبیه سازی های عددی از توسعه کدهای متن باز اپن فوم برای لحاظ کردن اثر ذرات استفاده شده است. باتوجه به آشفته بودن جریان از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ برای مدل سازی آشفتگی استفاده شده است.
    کلیدواژگان: سیال چگال پیوسته، روش اویلری-اویلری، روش اویلری-لاگرانژی، شبیه سازی گردابه های بزرگ، ذره
|
  • Seyed Hasan Musavi, Behnam Davoodi *, Mohammad Nankali Pages 1-10
    Due to high ability of built-up edge formation during aluminum machining, this study aim to reducing adhesive wear and increasing surface integrity of 5052 aluminum alloy workpiece has been focused on creating different surface texture on tungsten carbide cutting tool. For this purpose, four types of micro-grooves such as parallel and perpendicular to cutting edge and also pit and cross mode have been created on rake face by laser machining process. In addition to the types of texture, three methods of cooling-lubrication condition include: dry machining, flood mode without pressure and flood mode with high-pressure along with various holder and cutting inserts (with chip-breaker and without chip-breaker) as well as three levels of cutting speed (fixed feed rate and depth of cut) were considered as process variables. The experimental results obtained from surface roughness survey of the machined parts along with prepared images of optical microscopy from the workpiece surface showed that the presence of parallel micro-grooves significantly improves the cooling-lubrication conditions of the tool-chip surface and its effect on numerical reduction of surface roughness value and reduction of density of defective regions on the workpiece surface is visible. The prepared images by scanning electron microscope (SEM) of the tool rake face showed that the presence of chip-breaker did not significantly effect on reduction of adhesion wear in the machining of aluminum alloy but micro-texture can be largely improved the adhesion wear area compared to non-textured tool (with chip-breaker or without chip-breaker).
  • Mojtaba Tahani *, Salman Saremian Pages 11-19
    With increasing amount of pollution by thermal power plants in Industrial and developing countries, tend to use small-sized hydroelectric plants increased. In complex terrain regions there are usually a significant height difference between refineries and using place, the pressure can to produce electricity by power plants pressure reducer. The power plant is due to the relatively high initial cost less were used. Gradually, with the possibility of using pump as turbine and reducing the cost of building a micro power plant use the plant was expanded. Therefore, in this study centrifugal pump by CFturbo software was designed and for Numerical analysis of the three-dimensional fluid, the simulation was performed using the CFX software on SST k-ω turbulence model. The numerical results were compared with experimental in pump and turbine modes and showed good agreement. In order to increase the efficiency of the turbine pump (reverse pump), the decrease in the diameter of the impeller blades at different flow rates was investigated, which resulted was decrease in the amount of separation phenomenon around blades and causing increase in hydraulic quantities nearby the turbine bep point, but reducing the diameter at the flow rates very lower from bep point, didn’t have great impact at improvement of efficiency, at the bep point reducing the diameter, caused to increase 11.86 and 13.65 percent of the head and torque, and improved efficiency 1.26 percent.
  • Mohsen Tajedini, Mehdi Shirani, Jalil Jamali *, Majid Baniassadi, Iman Zeyabadinezhad Pages 20-26
    In this paper, the production of anodes of vertical titanium oxide nanotubes is analyzed and optimized by anodizing method. The parameters of the potential difference and the distance between the two electrodes in the anodize process are investigated and the effect of these parameters on morphology and anode structure has been investigated. The produced anodic plates, have been investigated by field-scattering electron microscope, X-ray diffraction spectrometer and radiation diffraction. The results indicate that by increasing the applied voltage from 20 to 50 Volt, the anodized nanotube diameter will increase from 50 to 155 nanometre, and after a certain voltage, the structure of the nanotubes is destroyed and nano / micro porosity is created. Also, by increasing the voltage from 20 to 50 volt, the wall thickness of the nanotubes increases from 20 to 50 nanometre. As the duration of the voltage increases, the length of the nanotubes increases; but the thickness and diameter of the nanotubes remain constant. As the gap between the two electrodes increases from 0.5 to 4.5 CM, the thickness of the walls decreases from 57 to 13 nanometre. Thus, by controlling the above mentioned parameters, the optimum state of the anodized nanotubes can be achieved to obtain a more and faster penetration of lithium ions. The results of this research are very useful in improving the performance of lithium ion batteries.
  • Yaser Basati, Omid Reza Mohammadipour, Hamid Niazmand * Pages 27-38
    In this study, effects of zeta potential distribution and geometrical specifications are investigated on mixing efficiency in electroosmotic flows. Flow geometry in this research is a series of converging-diverging microchannels with different diverging ratios. Governing equations including the Navier Stokes equation for fluid flow and the Poisson-Boltzmann equation for internal electrical field are solved numerically in a two-dimensional domain by using the lattice Boltzmann method. Numerical simulations are validated against available analytic solutions for electroosmotic flow in homogeneous straight channels. The response surface methodology (RSM) is then employed to investigate relationship between flow variables and consequently to optimize mixing efficiency and flow rate of the channel. Results indicate that increasing the zeta potential ratio and diverging ratio, leads to increased value of flow rate, while meanwhile it decreases the mixing efficiency. Zeta potential pattern does not affect flow rate considerably, but its effects on mixing efficiency is noticeable. Furthermore, it is found that mixing efficiency and flow rate are more sensitive to zeta potential ratio than diverging ratio. At last, optimum parameters are determined by RSM which are 0.5 for zeta potential ratio, 0.6 for diverging height, and pp-nn pattern for zeta potential distribution, all associated to simultaneously maximized flow rate and mixing efficiency.
  • Mohsen Agha Seyed Mirzabozorg, Saeid Kheradmand *, Ali Roueini Pages 39-50
    In this paper, a C-programming code is produced to introduce the best propulsion system including an internal combustion engine combined with turbochargers. Because the power of internal combustion engine will reduce as the altitude increasing, it is required to use one or more turbochargers in order to compensate the loss of power which is caused by reduced ambient air pressure. For this purpose, a code is written that will be able to introduce the best turbochargers combination including intercoolers, according to the target power and the desired altitude of the UAV flight. In other words, input required parameters of the code is the target power of the engine and desired altitude of flight and output of the code is number and characteristics of the turbochargers with their exact manufacturing company names and also the number of intercoolers required for best performance of propulsion system. It should be noted that, if the turbochargers that is chosen by the program are not available, user can select of the similar turbochargers with similar characteristics without any significant difference in performance of the propulsion system.
  • Mohammad Sajjad Sokout, Borhan Beigzadeh * Pages 62-68
    Nowadays, diagnosis of diseases with high precision, high speed, low-cost and non-invasive approaches has become a necessity. In this regard, taking pulse signal is very easy and inexpensive, which due to the availability and feasibility of the process, can be very useful in the rapid diagnosis heart disease. If we can use the appropriate signal processing and intelligent methods in such a way that its accuracy and total cost equal those of other corresponding methods, we can say that we have reached a valuable achievement; in the current study we pursue the same purpose. In the first step, pressure pulse signals of 45 Coronary Arterial Disease (CAD) patients and 45 healthy persons are acquired from the left fingers using Task Force Monitor (TFM). Then the signals are filtered by wavelet transform (db6) and the wrong items are discarded. Then, the features corresponding to the CAD and healthy states are extracted which based on Time Domain Analysis. Finally, by choosing the best features, the data of healthy people and patients (CAD) are classified with Support Vector Machine (SVM) classifier by the accuracy rate of more than 85%.
  • Hadi Eivazi Bagheri, Hamid Gorji *, Salman Nourouzi, Shabghard Mohammad Reza Pages 69-74
    Surface engineering in many manufacturing industries plays an important role in improving product performance and increasing the operating time of parts. Pure aluminum has a very high electrical conductivity, good corrosion resistance and strength to weight ratio. However, due to very low hardness and wear resistance, its application is limited. Therefore, this paper is studied may improve the surface properties of pure aluminum using copper and nickel as alloying elements using electric discharge process. The pulse on time and pulse current as input parameters and surface hardness, alloyed layer texture and surface roughness as output parameters have been considered. According to the microhardness testing results, in this alloying method, the average hardness of the aluminum parts is about more than 8 times and in some parts of the 38.5 Vickers reached up to 450 Vickers, Based on the results of XRD analysis, the formation of intermetallic compounds Al3Ni2, ALCu, and Al4C3 increased surface hardness. The results show that by increasing the pulse on time surface hardness increased and surface roughness becomes greater. Also, Increasing pulse current the surface roughness increasing trend.
  • Firouz Allahverdizadeh, Ali Khaki Sedigh, Jafar Rowshanian* Pages 75-84
    In this paper, a new Multiple Model Adaptive Control (MMAC) is proposed to control of the satellite antenna position with time varying input delay. Selecting of adequate delay estimation method and weighting algorithm using delay estimation error are features of proposed controller. Input delay can be effect on the performance of the closed loop system and if delay time is unknown and time varying, the closed loop system will probably be unstable. At these cases, delay time must be identified to adopt control signal. It is assumed that upper bound of the delay time is known. Delay time is divided into several small bounds and then an adequate PI controller is designed for each bound to guarantee closed loop system performance and stability. In the on-line mode, delay time is identified by adequate estimation algorithm and the control signal is constructed by a weighted sum of the designed controllers output. Control signals weights are a function of the absolute error between the estimated and the average delay time in each bound. Performance of the proposed method and stability of closed-loop system is assessed using several simulations of the system. Simulation results confirm the effectiveness of the proposed algorithm with respect to conventional PI controller.
  • Mehdi Pourabbas, A. Abdolahzadeh *, Majid Pouranvari Pages 85-93
    In this work, joining of 4014 Aluminum tube to 7075 rod is studied using magnetic pulse welding process. The effect of impact angle (4, 6 and 8 degrees) and welding voltage (6 and 7 kV) on the joint are investigated. The microstructure of the weld cross section was evaluated using optical and scanning electron microscopy and mechanical properties of the welds were evaluated by microhardness and tensile tests. The results showed that, for the impact angles of 4 and 6º, the increase of welding voltage from 6 to 7 kV, leads to the change morphology of interfacial from straight to wavy. While, for the impact angle of 8º, the increase of the welding voltage increases local melting and results in the degradation of the interface. At the same angle, increasing the welding voltage increases the hardness due to the higher work hardening and severe plastic deformation. On the other hand, the effect of welding voltage on the hardness is dominant compared to the impact angle. The results of the tensile test showed that, for the low impact angles, increasing the welding voltage increases the shear strength, while, for the higher impact angles, it decreases the shear strength because of creating holes in welding interface. The results showed that joining of aluminum tube/rod with impact angle of 6º and welding voltage of 7 kV leads in uniform and wavy interface with higher shear strength in comparison with other conditions.
  • Shahrzad Ebadati, Mohammad Zabetian * Pages 94-102
    The two thermal effects, thermophoresis and photophoresis phenomena that cause particle movements due to thermal gradient through the liquid and thermal gradient through the particle, respectively, have been widely studied over the past years because of their wide range of applications. This thermal gradient can be made by laser beam. There are a few studies concerning these two effects, especially photophoresis, in liquid media. In this paper, these two effects and their induced velocity to particles are studied in liquid media. The affecting parameters on these effects are studied and their effect on particles are determined. Effect of laser parameters like laser power and wavelength in the channel are discussed and the maximum velocity and temperature inside the channel are calculated. Also in the photophoresis part, the effect of parameters like laser power, particle and laser beam diameter is calculated. By considering the existing models for calculation of thermophoretic velocity, Brenner model is chosen as the most accurate model and will be used in calculations. It is also found that the effect of laser wavelength on thermophoretic velocity is more than changing laser power. In the photophoresis part, photophoretic velocity is calculated by using existing analytical models. The calculated velocities of thermophoresis and photophoresis are compared with the experimental values and there is an acceptable matching between them. The results of this paper will be used for designing and making a particle separator tool.
  • Amir Rasti, Mohammad Hossein Sadeghi *, Sina Sabbaghi Farshi Pages 103-110
    In this study, the effect of surface roughness on fatigue life was investigated in drilling process of AISI4340 steel. Three hole making methods including drilling with and without pre-drill and helical milling were utilized. In order to study the effect of surface roughness and process parameters on fatigue strength, the two main cutting parameters including cutting speed (Vc) and feed rate (fz) were changed at 5 levels using the response surface method. Five main parameter of surface roughness profile including Rz, Rt, Ra, Rq, and Rsm were measured in each experiment. Then, the fatigue life of specimens were obtained using fatigue tests. Regarding the validation experiments, 13 fatigue tests were carried out for each drilling strategy (39 fatigue tests totally). Investigation of surface texture showed the signs of the tool path, scratches by the chip collisions and ploughing on hole surfaces in the conventional drilling. These effects were negligible in other processes. Accordingly, the highest roughness was observed in conventional drilling, drilling with pre-drill and helical milling processes respectively. Also, the fatigue life estimation model based on Rz had the best estimation with an average error of 4.4%. In fact, the fatigue life is more dependent on the difference between adjacent peaks and valleys. It was also observed that a model based on the roughness parameter will predict the fatigue life with lower error compared to a model based on the cutting parameters.
  • Mojtaba Ahmadpour Roudsari, Hamid Parhizkar *, Gholam Hossein Pouryoussefi, Abbas Tarabi Pages 111-121
    The ability to control the flow, is one of the basic needs of Fluid Mechanics that constantly pursued by researchers. One of the new methods in this area, is using Dielectric barrier discharge (DBD) plasma actuators that by injecting momentum into the boundary layer, causing a delay in the phenomenon separation. The main object in this work was to help to optimize the electrical parameters to obtain stranger vortex and more effective ionic wind created by steady and unsteady plasma actuators on the air through the flat plate. For this reason, simulation is done for a flat plate with the compressible 5 m/s velocity airflow. The time averaged velocity profiles of the ionic wind show that averaged velocity come more and the position of the maximum velocity come near the surface by increasing the excitation voltage and frequency. The power, of the vortices that are shed form the unsteady actuator, increases by increasing duty cycle percentage. Our results on the ionic wind velocity on different position on the flat plate indicate that the maximum averaged velocity occurs in downstream of plasma actuator.
  • Mehran Nosratolahi *, Ahmad Soleymani, Hosein Sadati Pages 122-130
    The purpose of this paper is to design a control systwm with a pre-designed algorithm in order to reach a compromise between satellite attitude and thermal control systems. In addition to the indispensable attitude control system, a thermal control system (TCS) is regarded as a substantial subsystem in any given satellite. The latter is commonly used to effectively reduce the internal heat and/or the thermal tensions caused by solar radiations. In this paper, a novel actuators known as fluid momentum controllers (FMCs) have been utilized to simultaneously produce control torques and develop a cooling mechanism by circulating liquid through a ring. In this research, it has been assumed that the satellite’s internal temperature has reached a critical level to the extent that the FMCs are not able to reduce this temperature sufficiently. In such a case, it is possible to mitigate this problem using a combination of both attitude and thermal control subsystems (CATCS). To accomplish this, a thermal model has been employed to yield the temperature of all six sides of the satellite at each time step and a switching algorithm to design an integrated system. This algorithm uses a particular decision making logic to realize the reconciliation of the two subsystems. Also, a sliding mode controller has been used for the three axis stabilization of the satellite. Simulation results of the integrated attitude and thermal control system indicate that it is possible to conduct an appropriate temperature control while saving power and integrating the two subsystems.
  • Roohollah Rahmanifard *, Davood Alipour Pages 131-140
    Since woven fabrics have uniqe characteristrics such as light weight, flexibility, high strength, etc. and they are also capable to be improved for mechanical properties by nano thechnology, it is expectal to gain more efficient composite using intrinsic properties of the ceramic nanoparticles and proper coating method. The uniqe properties of the nanoparticles such as high elastic modulus, high strength to weight ratio etc. as well as participating in defeat mechanisms agains external loadings, can be of the factors reinforcing the textiles. Al2O3-13%TiO2 coatings were deposited on Kevlar Fabric substrates from nanostructured powders using atmospheric plasma spraying (APS). A complete characterization of the feedstock confirmed its nanostructured nature. Coating microstructures and phase compositions were characterized using SEM, and XRD techniques. The microstructure comprised two clearly differentiated regions. One region, completely fused, consisted mainly of nanometer-sized grains of α-Al2O3 with dissolved Ti. The other region, partly fused, retained the microstructure of the starting powder and was principally made up of nanometer -sized grains of γ-Al2O3, as confirmed by FESEM. coatings were in average slightly lower than the values for nanostructured coating. The results of tensile testing on kevlar fabrics before and after coating showed that APS could improve tensile strength up to 60%. High velocity impact test (V50) performed on coated fabrics well indicated that their ballistic limit experienced a significant increase. In addition, the results of V50 showed revealed that APS can decrease final weight of new composite panel compared to plain polyetylen panel with identical protection level.
  • Ali Hadi, Mahmood Mazare, Mohammad Rasool Najafi * Pages 141-152
    Container crane is an under-actuated system, which is why it is much more difficult to control such systems. In this paper, partial feedback linearization and sliding mode controllers are employed to control a 2D container crane with varying cable length. Since, the dynamic model of the system cannot present the real one and the system contains some uncertainties, a controller is designed to reduce the effect of model uncertainties and external disturbances. Since the considered system is under-actuated, in order to design controller, first, dynamics of the system is divided into two parts, actuated and under-actuated. Then, stability of the controllers is discussed. An objective function is considered as the combination of integral of absolute error and rate of variation of control signal. The introduced objective function is minimized employing Harmony Search and particle swarm optimization algorithms and optimum values for parameters of the designed controllers are determined to make it possible to compare performance of the mentioned controllers in their optimum conditions. Simulation results show suitable performance of the designed controllers by harmony search algorithm for the 2D crane in the presence of mass uncertainty, actuator disturbances and sensor noises.
  • Hamidreza Saadatfard, Abbas Niknejad*, Gholamhossein Liaghat, Shahab Hatami Pages 153-164
    In this article, indentation process of thin-walled metal sections with quadrangular cross-section was studied under the applied lateral compressive loading by a rigid cylindrical punch through numerical simulations by the ABAQUS. Based on numerical simulations and by changing one of the parameters and fixing the other parameters, effects of that parameter was investigated on total and specific absorbed energy by the structure. In other words, influences of various geometrical dimensions such as height, width and wall thickness of cross-section, punch diameter, loading rate and also, effects of material were investigated. In each part, physical justifications of the obtained results were presented, based on theoretical and engineering concepts. Comparison of the results showed that in the specimens with the same cross-sectional perimeter, but, with different aspect ratios, the highest ratio of height/width of the cross-section, results in the best energy absorber, in the studied domain. Furthermore, by changing the height and fixing the width of cross-section and the other parameters, when height of the cross-section was selected equal to punch diameter, the maximum value of total and specific absorbed energy was achieved. But, when cross-section width changed and height and the other characteristics remained constant, by reducing the width, energy absorption performance of the structure improved. In addition, numerical simulations showed that total and specific absorbed energy of quadrangular sections are dependent on the second and first power of wall thickness of the cross-section, respectively. Also, in same specimens, by increasing punch diameter, both TAE and SAE increased.
  • Vahid Bohlouri, Seyed Jalal Naeeni * Pages 165-176
    In this study, stabilization attitude control of a rigid satellite with on-off thrusters using pulse-width pulse-frequency (PWPF) modulator is investigated in presence of sensor noise. The preferred regions of the PWPF modulator parameters and stabilization control gain are obtained based on the two performance indices of the fuel consumption and the total number of thruster firings. The analyses include tumbling, detumbling, and stabilization block as an internal loop of the satellite pointing mode. The design parameters are reduced by using the quasi-normalized equations of PWPF modulator. Therefore, the preferred regions are extracted based on search method in terms of grouped parameters, regardless of the value of each parameter, separately. In quasi-normalized form, the computational burden is considerably decreased, especially in the statistical analysis in the presence of sensor noise. The parametric study is carried out with/without sensor noise. The parameters are also tuned using multi-objective optimization with genetic algorithm for stabilization mode without sensor noise. In the presence of sensor noise, the behaviors of the parameters are plotted versus the noise power spectral density. In order to better specify the preferred regions, each quasi-normalized design curve is plotted for a specified value of the input noise power spectral density. The parameters of the satellite attitude control system are suggested to be tuned/optimized within the preferred regions of the parameters in the stabilization loop as an internal loop.
  • Saeed Hayati Jafarbeigi, Mehdi Mosharaf Dehkordi *, Masoud Ziaei-Rad Pages 177-187
    In the present work, the three dimensional fluid flow inside a hydrocarbon reservoir block along with the fluid flow inside the wellbore of a production well drilled in this reservoir block is numerically simulated. To do this, the single-phase incompressible fluid flow in the hydrocarbon reservoir in terms of Darcy’s law (porous media flow) along with the fluid flow inside the wellbore in terms of Navier-Stokes equations (free flow) are simultaneously solved. The effects of boundary conditions imposed on the faces of the reservoir block, the off-centered wellbore, and the reservoir rock permeability on the fluid flow behavior inside a reservoir block are investigated. In each case, the well index is numerically approximated, using the pressure and velocity distributions in the reservoir block and the wellbore pressure, and compared with analytical well index. The numerical results indicate that the well equivalent radius and also the well index not only depend on the geometrical properties of reservoir block and well bore and the rock absolute permeability, but also depend on the boundary conditions imposed on the reservoir block faces and the well drilling location.
  • Qadir Esmaili *, Majid Eshagh Nimvari Pages 188-198
    One of the most important factors in reducing the lifetime of PEM fuel cells is heterogeneous current distribution on membrane surface. Since flow field plays an important role in reactants distribution and water depletion and consequently current distribution, hence, in this paper, with development of a lumped model, water and current distributions on membrane surface were evaluated in two different designs. In this model, the flow field is divided into equal segments and connection between segments are created through flow field pattern. In both designs, flow field of anode side was serpentine, but on cathode side, parallel and serpentine flow field were used in first and second design, respectively. Simulations were carried out for different input relative humidity from 0 to 100 in both sides. The results showed that flow field had no significant effect on polarization curve and the second design had a little better performance in high current density. Also, in terms of current distribution, the second design shows a better uniformity, so that in the first design in fully saturated inlet condition, difference between the percentage of current generated between the first and last segments is about 1.57 percent which recehes to 1.45 percent in the second case.
  • Kazem Mohammadzadeh, Mohammadreza Gharib *, Masoud Abbasi Pages 199-210
    In the present research, the performance of a Tesla microvalve has been studied under the unsteady three dimensional flow. The time averaged of diodicity is the main criteria for the evaluation of the performance of the valve. By simulation and obtaining the velocity and pressure fields within microvalve, changes in operating parameters of valve including total pressure drop and diodicity parameter in the range of various frequencies studied under sinusoidal excitation. The results showed that the amount of diodicity in steady three dimensional with consideration of third dimension is lower with respect to steady two dimensional flow at entire of studied range of Reynolds numbers. Transient effects on microvalve performance in three dimensional is also studied. It is observed that total pressure drop of unsteady case is greater than steady case at both of forward and backward directions. This important result is in a qualitative agreement with simulation results of other researchers which are obtained by two dimensional simulations. Investigation of effect of applied frequency on Tesla microvalve performance at different Reynolds number is another part of this study. The results showed that at the frequencies lower than 100Hz, the performance of the Tesla microvalve is independent of the frequency, however at higher frequencies greater than 100HZ, its performance is improved by increasing the frequency. Microvalve performance is improved and diodicity is increased by increasing of Reynolds number at all frequencies.
  • Asghar Zajkani *, Ali Bandizaki Pages 211-218
    In this paper, an analytical path-dependent plastic instability model is proposed for the thin metallic sheets through considering a linear pre-straining path for the both diffuse and localized necking. The model is introduced by extending a modified maximum force (MMFC) that the MMFC considers the strain hardening on the diffuse necking as well as the loading conditions. Also, the vertex criterion will be used to prediction of localized necking. The vertex criterion presented by Sto ̈ren and Rice are usually based on the J_2 deformation theory of classical plasticity, which explores the localized necking through the rate discontinuity assumption at the necking band. Both models will be combined with the strain path effect through a linear adoption of an equivalent strain. It will be investigated by applying a pre-strain in the major and minor directions for prediction of the formability in the non-proportional loading. Moreover, a dependent to yield criterion (DYC) - angle is used for prediction of the necking band angle in the vertex theory. Finally, the quadratic Hill criterion is used to investigate the anisotropy effect. The model is verified by experimental results presented by other authors.
  • Javad Faraji, Mehdi Tale Masouleh *, Mostafa Saket, Mojtaba Radseresht Pages 219-230
    In this paper, we used a non-singular backstepping terminal sliding mode control approach to the unmanned aerial vehicle (quadrotor). In the first step, the governing dynamical equations were obtained based on the quadrotor considering all the effective parameters. The controller objective is limited to obtaining proper tracking of the desired positions (x, y, z) and the yaw angle (ψ), as well as maintaining the stability of the roll and pitch angles despite the presence of external disturbances. Controlling methods require complete information about system states that may be limited in practice. Even if all system conditions are available, it is interfered by noise, and also large number of applier sensors to measure states, makes the entire system more complex and costly. For this purpose, the Extended Kalman Filter (EKF) has been used as an observer. The extended Kalman filter is used as a speed observer and estimator of external disturbances such as wind force. Therefore, the use of a controller-observer is suggested to estimate the effects of external disturbances in order to compensate for them. The design method is based on the stability of Lyapunov. Simulation results show the promising performance and suitability of the observer-controller.
  • Size-dependent analysis of micro-bridge gyroscopes under the combined effects of instantaneous DC voltage and harmonic base excitations
    Mohammad Ali Mokhtari Amir Majdi, Masoud Tahani * Pages 231-238
    The aim of the proposed study is to investigate the size dependent behavior of the micro-bridge gyroscopes under the combined effects of instantaneous DC voltage and harmonic base excitation. To do so, modified couple stress theory is utilized to model the size-dependent behavior of the micro-gyroscope. To avoid resonance, viscous damping is used. Hamilton’s principle is then employed to derive the governing equations of motion. Afterwards, to convert the partial differential equations of motion to ordinary differential equations of motion, a Galerkin based single mode approximation is made. Then fourth-order Range-Kutta method is used to solve the governing equations of motion. To check the accuracy of the present model, the results are then validated through comparison with the available results in the literature and the comparison shows good agreements. In addition to the previous comparison, the present results are the validated through comparison with the results of COMSOL simulation. Furthermore, the effects of different parameters on the dynamic pull-in instability and amplitude of the vibrations are investigated. The observation shows that for the case of the harmonic base excitation, the system will be excited on two frequencies.
  • Sohil Arbabi, Mostafa Mafi *, Madjid Soltani Pages 239-246
    Early diagnosis of hypertensive diseases such as cancer plays an essential role in preventing disease progression. The main cause of death from cancer is the reappearance of the disease due to the release of tumor cells in the blood of the patient. Among the various methods that have been devised for monitoring blood in recent years, the techniques based on micro-scale flow have specially been considered. The development of these methods has led to the emergence of microfluidics laboratories on the chips, which their main advantages are low prices and simplicity. Since the particles’ sizes are different in the flow of blood, the direction of these particles in the micro-channels will vary due to the different forces, and therefore they can be analyzed to the design of bio-microchips. In the present study, a two-phase flow containing spherical particles with the dimensions of blood cells was considered, and the forces affecting the particles of this current, including the lift forces and drag forces, were studied using COMSOL software. For this purpose, a micro divergent channel was designed and the effect of ratio of the outlet width to the inlet width (Aspect Ratio) as an effective geometric parameter in the biological particle separation was analyzed. The study of the effect of particle dimensions and various geometric parameters of the channel on bio-particles separation are the main goals of this research. The results show that by increasing the Aspect ratio, focusing of the larger particles would increase at the outlet of micro-channel.
  • Adel Ismaily, Mohsen Varmazyar, Mostafa Varmazyar * Pages 247-257
    Optimization of the arrangement of turbines with the aim of producing the maximum power in a wind farm is inherently part of continuous and nonlinear problems. In the present study, for the linearization of the Wake constraint and the connection between turbine power and single Wake and discrete models. Also, the criterion of placing a turbine in another turbine has been applied indirectly and linearly. The proposed mathematical model compares to continuous nonlinear mathematical models, while maintaining the advantage of achieving exact optimum, has a lower runtime and higher stability. Comparison of the results of the present study with the results of previous studies suggests that metaheuristics algorithms may not be obtained in absolute optimal answer. In addition to the power output, environmental issues can also affect the arrangement of turbines. As an example, the maximum noise level is applied in the present model. In order to calculate the intensity of sound, Euclidean distance based on the spread of the hemisphere and the effects of atmospheric absorption has been used. According to the results, it can be said that under the conditions under consideration, the noise level can cause a significant reduction in the output power of the wind farm. Therefore, in selecting the field, attention should be paid to the distance to residential areas. In addition, the effect of cell count on the accuracy of the results was investigated. The results show that there is no clear relationship between optimal power and number of cells.
  • Ali Ramezani, Ali Tavakoli Golpaygani *, Kamran Hassani Pages 258-264
    Sudden cardiac arrest and heart diseases are the leading causes of death globally, but cardiopulmonary resuscitation (CPR) may prevent multitude of death if being performed timely and accurately. Since in many cases of cardiac arrest there is not a trained rescuer and conventional CPR method is difficult and may being performed incorrectly, various equipment has been produced for this purpose. In this study, by reviewing of previous important studies on automated chest compression devices and comparing their effectiveness in returning of spontaneous circulation (ROSC), a novel, portable, programmable, flexible and automated chest compression system is introduced. For prototyping of this device, first required data were extracted from studies on CPR, then mechanical components for compression system and chassis, and electronic components for controlling unit were designed and produced. The novel device which is developed in this research could be installed easily and perform the chest compression according to the patient’s condition and guidelines automatically. It also enables chest compression even during patient transport. Furthermore, because of user-friendly design, everybody could use it easily. Eventually comparison between this device and other similar automated devices indicates that this device has more benefits and more reasonable price as well.
  • Mohammad Reza Darmiyani, Hossein Amirabadi * Pages 265-272
    Among the pieces are ceramic balls that are special because of the physical and mechanical properties that have been the industry's attention. Ceramic balls are produced by powder metallurgy way. Finally, by grinding, lapping and polishing processes is reached to surface smoothness, roundness and diameter of the desired. Since the required finishing process to ceramic finishing for surface quality and geometry accuracy of the desired is Time consuming and expensive, creating an economical finishing way is an important issue in the application of ceramic balls. In this article, a mechanism for ceramic balls lapping is proposed. Proposed mechanism consist of two lap plates. Lower lap plate has an eccentric v-shaped groove and placed on out of upper lap plate rotation center. Kinematic analysis of proposed mechanism has been done and lapping trajectory has been investigated on the ball surface. The results of kinematic analysis and lapping trajectory show that the proposed mechanism increases removal rate and roundness of the ball. In general, efficiency and productivity of balls lapping process will improve to achieve the desired surface smoothness and roundness. It can increase the speed of operation and reduce the process time by increasing removal rate.
  • Ehsan Soukhtanlou, Ali Reza Teymourtash *, Mohammad Reza Mahpeykar Pages 273-280
    The circular hydraulic jump usually forms when a liquid jet impinges on a horizontal flat plate. However, under certain conditions of fluid viscosity, volume flow rate and obstacle height downstream of the jump, the flow changes from super-critical to sub-critical and hydraulic jump changes shape from circular to polygonal. Despite the phenomenon of the hydraulic polygon jump has observed about two decades, the experimental relationship has not been presented to estimate the number of sides of hydraulic polygon jumps. The size and number of sides of a polygonal hydraulic jump depend on various factors such as fluid volume flow rate, jet diameter, fluid height downstream of the jump, and fluid physical properties; in other words, they depend on the dimensionless numbers of Reynolds, Weber, and Bond. Hence, in this study Taguchi analysis, as a Design of Experiment method, was used to investigate the effect of volume flow rate, jet diameter and obstacle height downstream of the jump on the number of the sides of a polygon hydraulic jump and Linear and nonlinear relationships was proposed for estimating the number of the sides of a polygonal hydraulic jump in terms of the above mentioned parameters.
  • Ramin Ghorbani, Seyed Mostafa Hosseinalipoor * Pages 281-289
    In this paper, the instability of wave motion on the surface of liquid sheet emanating from a swirl injector exposed to inner and outer air streams, before the breakup is considered using the linear instability analysis by a perturbation method. The forces acting on a liquid gas interface in sprays, including surface tension, pressure, inertia force, centrifugal force and viscous force, lead to grow the disturbances originated from inside the injector on the outgoing liquid sheet. Interaction between these forces ultimately breaks up the jet into the ligaments. The linear instability analysis used in the present study is different from prior analysis. A cylindrical liquid sheet has been considered in previous studies but the present study implements the linear instability on a conical annular liquid sheet. Due to the complexity of derived governing equations a semi-analytical and numerical method was utilized in the solution procedure. The present model is capable to solve governing equations for the liquid jet with large range of spray angle. The predicted results compared with the prior studies results and experiments. The results of the current model in comparison with prior models have better accordance with experimental data. Also, the results show that the improved linear theory (the present model) predicts the breakup length better than linear theory.
  • Mohsen Soltani, S. Mohammad Bozorg *, Mohammad Reza Zakerzadeh Pages 290-298
    In order to use and control Shape Memory Alloy (SMA) actuators, it is essential to measure its state variables to be used as the feedback in the control loop. The wire temperature is one of critical state variables need to be fed back. However, measuring this variable is difficult and usually contains some noises and delay. Therefore, it is desirable to estimate this variable instead of measuring it. Thermoelectric model is one of the most common models used to estimate the SMA wire temperature. This model calculates the SMA wire temperature based on its input electric current. In this paper, first three unknown parameters of thermoelectric model are estimated using Extended Kalman filter (EKF) and the wire temperature is calculated based on the identified model. The parameter estimation and temperature calculation are performed on a practical SMA actuator. Then, in order to eliminate the effects of environmental disturbances and the thermoelectric model inaccuracies, the temperature is estimated using EKF. In this method, all measurable data such as the input current, the strain and stress of the SMA wire are used in the temperature estimation. The estimator combines the information obtained from both thermoelectric and Brinson models and the measurement data. This method is used for online temperature estimation of the SMA wire on a practical SMA actuator. The results show that the estimated temperature matches the actual wire temperature with high precision. Furthermore, the temperature estimation using EKF is more accurate than the estimates of the thermoelectric model.
  • Hasan Nasiri Soloklo, Nooshin Bigdeli * Pages 299-306
    In this paper, the design of predictive functional controller based on Laguerre functions to track the load changes in Pressurized Water Reactor (PWR) nuclear power stations has been considered. Since, despite of out-performance of predictive controllers in industrial applications, their implementation implies high computational complexity for constrained large scale systems, in this paper, the design of model predictive controller with low computational complexity was considered. For this purpose, at first, the order of PWR model was reduced via Balanced Truncation method. Then, due to low computational complexity and high performance of predictive functional controllers, we dealt with the design of predictive functional controllers based on Laguerre functions. In this context, the Laguerre polynomial scaling parameter was determined by minimizing integral square error. Then, due to mechanical constraints, some specific constraints were applied to the control effort and its changes, and the Quadratic Programming method was used for solving the constrained model predictive control problem and consequently, designing the control effort signal. Also, in order to show the efficiency of the proposed core power control method, the system response in the presence of disturbance is investigated. It is shown that, by using predictive functional controller on a reduced order model, in addition to the decrease of the computation volume, the performance of the core power control to track load changes in presence of external disturbance is well done.
  • Mohammad Farahmand, Reza Ghasemi, Mohammad Salari * Pages 307-316
    Controller design for non-linear multi-input, multi-output systems, such as unmanned quadrotor vehicles, has always been a challenging issue due to the strong interconnection between state variables and highly nonlinear dynamic equations. In addition, quadrotor is an under-actuated non-linear dynamic device. Due to being under-actuated for moving in the horizontal direction, the combination of changes in the speed of the existing quadruple operators should be used. So that, by creating the angle between the quadrotor hypothetical plane and the horizon surface, the device can be forced to move in the longitudinal or transverse direction. Therefore, in the quadrotor control system, two nested control loops are required. An outer loop to determine the appropriate angle of the device relative to the horizon for horizontal movements and an inner loop that is required to angle of the device panel is equal to this angle. In this paper, a fuzzy hybrid super-twisting sliding mode non-linear controller for controlling a sample quadrotor is designed. For this purpose, a fuzzy controller in the outer loop and a super twisting sliding mode controller in inner loop are used. An important advantage of this strategy is that it optimizes the horizontal speed of the device. If the distance from the target is too high, the angle of the device panel also increases, and if the distance is reduced, the angle also decreases. As a result, the device reaches the target with the desired speed. The performed simulation results confirmed this fact.
  • Mojtaba Effatpanah, Mohammad Amin Askari Farsangi, Hassan Sayadi * Pages 317-326
    In this paper, Global sensitivity analysis of predicted strain from clamped–clamped beam magnetic shape memory alloy based energy harvester with PAWN method is presented. In the selected model MSMA units attached to the roots of clamped-clamped beam while coil wrapped around MSMA. A shock load is applied to a proof mass in the middle of the beam. As a result of beam vibration a longitudinal strain is produced in the MSMA and beam. There are limits to harvest energy from this model and one of them is the strain applied to the MSMA. As the strain increases with respect to the applied pre-strain, the MSMA exits the compression region and causes the model to fail. When strain exceeds limits also affect the predicted result. Thus PAWN method as an efficient and easy way for global sensitivity analysis of the inputs has been taken into account. Then the model is analyzed with introduced method to determine the effect of each input on the output. In the following, due to the importance of the harvested voltage, the sensitivity analysis and ranking of inputs are performed. Moreover, using two-sample Kolmogorov-Smirnov test it is shown that for design and optimization of model with respect to strain one can fix thickness, width and length of MSMA while studying model in corresponding maximums and minimums and also with respect to RMS voltage and similar test the width of the beam can be fixed.
  • Zeinab Shabanpour, Koorosh Goudarzi * Pages 327-334
    In recent years, the use of insulation polymers in various fields has expanded. Therefore, Considering the importance and application of these polymers in various industries, their behavioral characteristics, including thermal properties evaluating their performance and the optimized and efficient use of them is necessary. The study also estimates that radiant and conductive properties of zirconia ceramic foam as an insulating polymer using inverse heat transfer method are discussed. Heat transfer method used in this paper is conjugate gradient method. The control volume numerical methods for solving the energy and radiation are used. The problem of inverse heat transfer is solved for estimation of radiation-conduction parameters by considering two modes, single sensors and two sensors and taking into account different initial guesses. For solving the inverse problem, the data used for direct solving are used and by entering some error, these data are used in the inverse solution. The results show that conjugate gradient algorithm for calculating the properties of radiative and conductive thermal insulation polymer gives acceptable results and also with the increasing number of sensors, parameters are estimated accurately using the conjugate gradient algorithm increases.
  • Seyyed Reza Naghibi, Ali Akbar Pirmohamadi, Aliakbar Moosaviyan * Pages 335-344
    This paper considers the issue of precise control of robotic manipulators in the presence of dynamic uncertainties along with hard nonlinear perturbation such as friction using Modified Transpose Effective Jacobian and model based friction compensator. In order to model friction in robot joints, The LuGre friction model has been used and its unknown parameters have been identified by a bio-inspired optimization algorithm called Cuttlefish. By comparing Cuttlefish with other meta-heuristic algorithms such as Glowworm swarm optimization, its superiorities have been proved. After accurate identification of model parameters and determine frictions function, using Modified Transpose Effective Jacobian and model-based friction compensator, a two link planar manipulator has been controlled experimentally. Furthermore in order to compare the controller performance with other methods, the mentioned manipulator has been controlled using computed torque controller and transpose Jacobian besides Adaptive Neural Network Radial Based Function friction compensators. Experimental results offer the Modified Transpose effective Jacobian control method has privileges for better tracking control with more accuracy and better friction compensating as well as better robustness against dynamic uncertainties with lower computational efforts.
  • Samira Akbari-Azar, Mostafa Baghani *, Hamid Shahsavari, Mohammad Reza Zakerzadeh, Saeed Sohrabpour Pages 345-354
    In this paper, a sandwich beam of a SMP material which have a corrugated core is studied. The corrugated core is from a polymeric material. Structures with corrugated profiles show higher stiffness-to-mass ratio in the transverse to corrugation direction compared to flat structures. As a result, the beam with corrugation along the transverse direction is stiffer than the one with corrugation along the beam length. The flexural behavior of the composite corrugated beam is studied employing a developed constitutive model for SMP and the Euler-Bernoulli beam theory. The constitutive model utilized is in integral form and is discretized employing finite difference scheme. To verify the results of the Euler-Bernoulli beam theory and finite difference method, finite element models of different corrugated sections have been simulated in a 3D finite element program. The results demonstrate that the developed model for the composite beam presented in this study predicts the behavior of the beam successfully. The sandwich beam with different corrugated cores (triangular, sinusoidal and trapezoidal shapes) are compared with each other. Also, results show that the shape fixity is decreased a little, like any other reinforcing method. This decrease in shape fixity results in increase of load capacity in composite beams. The stress-free strain recovery and constrained stress-recovery cycles are both studied.
  • Khalil Khalili *, Atena Ezatian Sarabi Pages 355-360
    The present study investigates the thermal response of individuals whose forearms were subjected to severe cold stimulation and how it is influenced by the personal and physiological characteristics. So, the hands’ transient thermal responses of 89 individuals (male) was observed by thermography imaging technique. Then, statistical analysis was employed to establish an experimental relationships to estimate the thermal response time of the subjects with different individual and physiological conditions. The results showed that among the 9 individual and physiological parameters (age, vascular fat, muscle percentage, fat percentage, body mass index, systolic blood pressure, diastolic blood pressure, heart rate and fasting time), only four independent parameters including internal fat, body mass index, systolic blood pressure and fasting time are significant related to the response time. Also, using multivariate linear regression, a relationship was developed to estimate the thermal response time of the subjects against cold stimulation. This relationship indicates that the response time of the obese can be up to 20% higher than that of the lean subjects. In addition, the results shows that for each one hour after the last meal, the thermal response of the body is slower about 1%.
  • Dynamic investigation of wave energy absorber plate located on the bottom of a channel
    Arman Asaeian, Ramazan-Ali Jafari-Talookolaei *, Maryam Abedi, Mostafa Attar Pages 361-369
    How to provide sustainable and clean sources of energy is probably the most vital question of our world today. The population growth and technology development are leading to an increase in the world energy demand and fast depletion of fuel resources. Our environment is facing critical challenges and there are serious uncertainties with the future availability of fossil fuel. The only possible remedy is to increase the share of clean and renewable energies in total energy use and to make our technology more energy efficient. Marine and offshore renewable energies are from the cleanest types that are available from the boundless energy of fluid flow in the oceans, seas, rivers and channels. In the present study, the wave energy absorption in a channel has been studied. A plate with infinite length and finite width and thickness that is placed at the bottom of a channel has been investigated to absorb the energy of gravity waves. The plate is on a viscoelastic foundation which displays linear behavior. The coupled equations of fluid and plate have been investigated to calculate the vibration characteristics of fluid surface and plate. Subsequently, a proper analysis has been done for the plate's ability to absorb wave energy.
  • Habib Saffar Najib, Behrooz Hassani *, Nima Yaghoobi Pages 370-378
    This paper presents an improved approach for handling stress constraints in minimum weight topological design. The Finite Element Method (FEM) and the material model of Solid Isotropic Material with Penalization (SIMP) is used to formulate the topology optimization problem. To evaluate the stress values in elements, the von Mises stresses are calculated at the so called super-convergent Gauss quadrature points. To reduce the time and computational cost, a clustering approach is here adopted and the P-norm integrated stress constraints are used. Doing this, a large number of local constraints are replaced with a few global ones and consequently the stress constraint sensitivities are calculated by using the adjoint method. The employed formulation as well as a complete explanation of the sensitivity analysis is provided. Due to the complexity of the topology optimization problem in the presence of stress constraints, the Method of Moving Asymptotes (MMA) is here employed. To demonstrate the performance and capability of the procedure, a couple of plane stress elasticity problems are taken into consideration. The resulted layouts indicate the superiority of the approach in generating acceptable and practical topological designs.
  • Hamed Esmaeili, Hamed Adibi *, Seyed Mehdi Rezaei Pages 379-387
    Ceramic matrix composites (CMCs) are a new class of high technology materials which can be utilized as a replacement for metallic super-alloys. CMCs have a vast array of applications in modern industries due to their upstanding properties, including low density, relatively high hardness and fracture toughness, and high corrosion and wear resistance. Extremely high hardness and inhomogeneous structure of CMCs cause unstable process and high grinding forces and temperature. This research was conducted in order to overcome the grinding challenges of these composites by recognizing and analyzing the effects of main process parameters comprising cutting speed, feed speed, and depth of cut on the grinding forces, specific energy, and grinding force ratio in three different environments including dry, wet and MQL grinding. To evaluate the significance of input parameters and their influence on the responses and also to derive predicting equations, Analysis of Variance (ANOVA) was employed. It was concluded that MQL technique is the most efficient cooling-lubrication method where implementation of this process reduces the tangential grinding force by 38.88% and normal grinding force by 31.16%, relative to dry grinding; however, the amount of force reduction in wet grinding is 34.22% for tangential grinding force and 24.81% for normal grinding force, relative to dry grinding. In addition, increase of cutting speed leads to reduced grinding forces and force ratio and higher amounts of specific energy, and also increase of feed speed and depth of cut cause higher grinding forces and force ratio and lower amounts of specific energy.
  • Morteza Khoshroo, Mojtaba Eftekhari *, Mahdi Eftekhari Pages 388-396
    In this paper, a robust linear quadratic regulator (LQR) based Reinforcement learning method is designed for a four degree of freedom inverted pendulum. The considered system contains a four degree of freedom inverted pendulum with a concentrated mass at the tip of it. The bottom of inverted pendulum is moved in x-y plane in x and y directions. For tracking control of two angles of inverted pendulum, two plane forces are applied in x and y directions at the bottom of pendulum. The governing equations of the system are derived using the Lagrange method and then a robust linear quadratic regulator (LQR) based Reinforcement learning controller is designed. The inverted pendulum is learned for a range of different angles, different lengths and different masses. The parametric uncertainties are defined as various lengths and masses of inverted pendulum and the disturbances are defined as impact and continuous forces which are applied on the inverted pendulum. After learning, the controller can learn online the system for any arbitrary angle, length, mass or disturbance which are not learned in the defined range. Numerical results show that the good performance of the reinforcement learning controller for the inverted pendulum in the presence of structural and parametric uncertainties, impact and continuous disturbances and sensor noises.
  • Mahdi Mohammadmirzaei, Amirhossein Kokabi * Pages 397-405
    In submerged-arc welding, flux is produced through bonding so that alloying element can be added to Weld Metal. In this method, mineral ingredients and alloying elements are milled and mixed with glue in appropriate proportions. Once the drying of the pellets is complete in air, they are baked at 350 degree centigrade and broken up by using a sieve to attain the desired particle size (0.3-1 mm). The various content of Cr, Mo and Cr-Mo was added to bonded flux. Addition of alloying elements was done through flux and slag-weld metal reactions. Mechanical properties were studied by means of Longitudinal Tensile, Hardness and Charpy V-notch tests. Microstructure was studied by means of Optical and Scanning Electron Microscope. The addition of 0.4 wt. % Mo increased the volume fraction of Acicular Ferrite (AF) to 87%. The Ultimate Tensile Strength (UTS) increased by 20% and Impact Toughness (IT) decreased by 25%. Cr affected AF content less than Mo. The addition of 0.4 wt. % Cr increased the volume fraction of AF to 57%. The UTS almost did not change and IT decreased by 35%. Further increase in Cr content led to increase of Ferrite with Second Alloyed phase that strongly impaired IT (60%). The highest proportion of AF (95%) obtained in 0.28 wt. %Cr and 0.35 wt. % Mo. In this specimen UTS increased by 20% (100 Mpa) and Impact Toughness was decreased by 15% (20 j).
  • Mostafa Nabipour, Ali Akbar Salehi Neyshabouri *, Reza Sadeghi Dodaran, Amir Reza Zarrati, Hossein Mohajeri, Mohammad Zabetian Pages 406-412
    One of the practical and useful techniques for the flow field measurement in open channels is Acoustic Doppler Velocimeter (ADV). Presence of ADV probe and its holding system against flow disturb natural flow pattern which can change turbulent flow structure. Thus, the error of the Acoustic Doppler Velocimeter is consist of its intrinsic error and the presence of ADV against flow. To have better understating about this effect, in this paper, flow field in an open-channel is measured using Particle Image Velocimetry (PIV) technique and side-looking ADV probe. The results show that sreamwise velocity obtained from both methods are in good agreement and on average, there is 5 percent difference, while vertical and lateral components of velocity are considerably different. Also, comparison of sreamwise and lateral turbulence intensities and the Reynolds shear stress shows lower differences for measured points near the water surface and the differences increase approaching to the bed.
  • Saeid Rohani, Arash Mohammadi *, Masoud Ziabasharhagh Pages 413-422
    Reduction in warm up time of engine reduces fuel consumption and emissions. The hot spots of IC engine are near the exhaust valves and between the cylinders space which need the maximum value of cooling. Coolant at inlet of the block, having a temperature lower than the cylinder head. As a result, the block cooling is more than necessary value to ensure that maximum temperature in the cylinder head is lower that critical value. Reduction in coolant flow rate is associated with block temperature rise, reduction of brake specific fuel consumption and HC and CO emissions. On the other hand, increasing the cylinder head temperature causes problems such as an increase in the production of NOx. One method to solve this problem, is separate cooling of block and cylinder head. In this method, the coolant at the outlet the pump, is divided into two separate paths one for the block and one for cylinder head, and thus, the flow rate which required for cooling each part must be set separately. In this study, to calculate the warm up time, the cooling circuit of national engine has been modeled. To validate, the numerical results of pressure loss of coolant in the engine water jacket, radiator flow rate and warm up time have been compared with the results of the cooling test. At last, the influence of separation of block and cylinder head cooling circuit of engine on warm up time has been studied. Results show 15 percent reduction in warm-up time.
  • Javad Hashemi Khosrowshahi, Mohammad Hossein Sadeghi *, Amir Rasti, Sina Sabbaghi Farshi Pages 423-432
    In this paper, finite element modeling of friction welding of two ASTM A106-B and AISI 4140 dissimilar pipes is investigated. The effect of the friction welding parameters including rotation speed, friction pressure, friction time, forging pressure and forging time on the axial shortening are investigated using a fractional factorial design method. Because of the extreme material deformation, an innovative remeshing technique was scripted in Abaqus CAE to prevent the creation of distorted elements. 27 models were solved and 3 validation experimental tests were carried out. Results showed that increasing the all parameters cause larger axial shortening. Friction pressure with 33.9% had the most effect on the axial shortening. Moreover, an increase in forging pressure and forging time has a limited effect on the axial shortening. After about 2 seconds from the beginning of the welding, the temperature of the interface becomes steady at about 1250°C. The validation tests revealed that the simulation error was about 5.6% which shows a good agreement between the finite element results and the experimental data.
  • Damoon Aghazadeh Dokandari, Ali Naseri, Mokhtar Bidi *, Ramin Haghighi Khoshkhoo Pages 433-440
    An ejector-expansion refrigeration cycle employing N2O is studied in this paper and thermodynamic and exergy analysis is carried out to find out the effect of some key factor within the system. The results show that Ejector-Expansion Refrigeration Cycle (EERC) obviously has the highest maximum coefficient of performance and exergy efficiency by about 12% and 14% more than Internal Heat Exchanger Cycle (IHEC); meanwhile these are about 15% and 16.5% higher than Vapor-Compression Refrigeration Cycle (VCRC) ones, respectively. Moreover, the total exergy destruction in N2O ejector-expansion cycle is 63.3% and 54% less than IHEC and VCRC and the exergy destructed in expansion process within EERC is 19.39% and 40.497% of total destruction less than IHEC and VCRC. Furthermore, the highest COP for vapor-compression refrigeration, internal heat exchanger and ejector-expansion refrigeration cycles is corresponding to the high side pressure of 7.328 Mpa, while this value for CO2 refrigeration cycle is about 8.5 Mpa.
  • Hamid Yousefi, Ehsan Khavasi *, Saba Teymouri, Parsa Nazmi, Zahra Mashhadi Pages 441-451
    Density currents flow due to the density difference between the current and surrounding environment. An important category of density currents is called turbidity currents, which density difference created as a result of suspended solid particle presence in fluid. In the present study, it is tried to use both Eulerian-Eulerian and Eulerian-Lagrangian methods, to take advantage of each one. In this way, the larger particle that have a more effective role in sedimentation mechanism due to the more falling velocity are calculated as Lagrangian and smaller particles by the Eulerian method. In order to obtain a criterion for particle assortment, seven currents with different particle sizes in the Eulerian-Eulerian model have been numerically simulated in a simple channel and it is compared with no particle case, and also the Eulerian-Eulerian method has been verified with experimental results and identified when the particle sizes is less than 12 micron, the sedimentation process is not appreciable, and the presence effect of these kind of particle can be ignored. Therefore, the Eulerian-Eulerian method is a suitable method for this case. The Eulerian-Lagrangian method validation has been performed with experimental results. Finally, the current inside the channel with a spectrum of particle dimensions is simulated and described the results by the proposed method (the combination of two methods). To perform numerical simulations, the development of open-source OpenFOAM codes has been used to take into account the effect of particle. Due to the current’s turbulence, a Large Eddy Simulation method has been used for turbulent modeling.