فهرست مطالب

  • سال هجدهم شماره 3 (خرداد 1397)
  • تاریخ انتشار: 1397/02/01
  • تعداد عناوین: 46
|
  • فهیمه سادات طباطبایی نسب، سیدعلی اکبر موسویان *، علی کیماسی خلجی صفحات 1-8
    در این مقاله، یک کنترل کننده جدید بر مبنای ترکیب کنترل کننده خطی ساز فیدبک مقاوم با دینامیک خطای انتگرالی-نمایی ارائه شده است، که با استفاده از توابع پتانسیل برای کنترل ردیابی ربات زیرآبی در محیط های پرمانع توسعه داده می شود. ربات های زیرآبی از جمله سیستم های غیرخطی، کم عملگر و دارای عدم قطعیت ها و نامعینی های دینامیکی به شمار می آیند که کنترل آن ها چالش برانگیز است. در این پژوهش با کراندار فرض کردن اغتشاشات خارجی و نامعینی ها از روش کنترلی مقاوم پیشنهادی استفاده گردیده است. در این راستا الگوریتم کنترلی خطی ساز فیدبک بر اساس دینامیک خطای غیرخطی تعریف شده، برای ربات زیرآبی توسعه داده شده است. همچنین، به منظور اجتناب از برخورد با موانع قوانین کنترلی به دست آمده با توابع پتانسیل مجازی تلفیق گردیده است. بدین منظور، با تعریف توابع پتانسیل مجازی، نیروی دافعه ای بین ربات و موانع در تقاطع با مسیر ایجاد و موجب حرکت ایمن ربات در محیط های غنی از موانع می گردد. در نهایت، عملکرد الگوریتم کنترلی پیشنهادی با نتایج حاصل از پیاده سازی قوانین کنترلی مود لغزشی کلاسیک مقایسه شده است. نتایج حاصله نشان دهنده کارآیی کنترل کننده پیشنهادی با جهت گیری پتانسیلی در مسیرهای پرمانع می باشد که از عملکرد مطلوب تری نیز در صورت مواجه شدن با موانع برخوردار است.
    کلیدواژگان: ربات زیرآبی، کنترل کننده خطی ساز فیدبک مقاوم، کنترل کننده مود لغزشی، توابع پتانسیل
  • صدیقه درانی، محمود نوروزی * صفحات 9-18
    در این مقاله، ناپایداری انگشتی لزج حرارتی، در جا بجایی مخلوط شدنی در یک محیط متخلخل با نفوذپذیری ناهمسانگرد موردمطالعه قرار گرفته است. ویسکوزیته تابعی از دما و غلظت تعریف شده است. تاثیرات ناهمسانگردی تانسور نفوذپذیری و نیز تاثیر عدد لوئیس و ضریب تاخیر حرارتی که به دلیل انتقال حرارت سیالات با محیط جامد به وجود می آید مورد بررسی قرار گرفته است. رشد و شکل گیری این انگشتی ها نقشی بسیار مهم در فرآیند جابجایی سیالات، به خصوص انتقال نفت از مخازن کشف شده دارد. این شبیه سازی غیرخطی، با استفاده از روش طیفی و تبدیلات هارتلی به بررسی ناپایداری انگشتی لزج حرارتی در یک محیط متخلخل با نفوذپذیری ناهمسانگرد پرداخته شده است. نتایج ارائه شده شامل کانتور های غلظت و دما، منحنی های مقادیر میانگین غلظت و دما، بازده جاروبی و طول اختلاط است. نتایج نشان می دهد با افزایش نفوذپذیری در جهت جریان به نفوذپذیری در جهت عمود بر جریان انگشتی ها دیر تر به انتهای جبهه می رسند، ناپایداری کاهش پیدا می کند و جریان پایدارتری به دست می-آید. همچنین با افزایش عدد لوئیس جبهه حرارتی بدون انگشتی ظاهر می شود، بالا رفتن عدد لوئیس به پایداری جریان نیز کمک می کند. کاهش ضریب تاخیر حرارتی علاوه بر اینکه باعث عقب افتادگی جبهه حرارتی در پشت جبهه سیالاتی می گردد، باعث پایدارتر شدن جریان نیز می شود.
    کلیدواژگان: انگشتی لزج حرارتی، شبیه سازی غیرخطی، ضریب تاخیر حرارتی
  • محمد جوان بخت، محمد جواد محمودآبادی * صفحات 19-28
    در این مقاله، روش درون یابی حداقل مربعات متحرک برای تقریب پارامترهای کنترل کننده فازی تطبیقی در یک سیستم تعلیق دو درجه آزادی با پارامتر متغیر جرم بدنه پیشنهاد شده است. در طراحی روش کنترلی پیشنهادی، دو سیستم فازی که هر کدام دو ورودی و یک خروجی به همراه بیست و پنج قانون اگر-آنگاه فازی می باشد، در نظر گرفته شده است. با استفاده از پنج تابع عضویت گاووسی برای هر ورودی، فازی ساز منفرد، موتور استنتاج حاصلضرب و غیر فازی ساز میانگین مراکز، سیستم های فازی طراحی شده اند. سیستم های فازی ساخته شده با قوانین انطباق ترکیب می شوند. برای این منظور، تئوری لیاپانوف برای پایداری قوانین انطباق اعمال شده است. برای بدست آوردن پارامترهای بهینه ی کنترل کننده، الگوریتم بهینه سازی جستجوی گرانشی بکار برده شده است. در این الگوریتم مجموع وزن دار دو هدف جابجایی نسبی بین جرم فنر بندی شده و تایر و همچنین شتاب بدنه به عنوان تابع هدف مورد استفاده قرار گرفته است. از آنجا که انتخاب ضرایب مناسب کنترل کننده حائز اهمیت است و همچنین هنگامی که پارامتر سیستم تغییر پیدا کند، ضرایب بهینه کنترل کننده نیز تغییر میابند. برای حل این مشکل، مدل پیشگوی حداقل مربعات متحرک پیشنهاد شده است که نوعی روش درون یابی بر اساس شعاع همسایگی، تابع پایه و تابع وزن برای نقاط مورد نظر مساله است. در نهایت مدل برخط حاصل، بر سیستم تعلیق دو درجه آزادی اعمال شده و نتایج با سیستم های بهینه بدون تقریبگر مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: مدل پیشگو، حداقل مربعات متحرک، کنترل کننده فازی تطبیقی بهینه، الگوریتم جستجوی گرانشی، سیستم تعلیق دو درجه آزادی
  • تاثیر استفاده از بوم بر روی نحوه پخش پلوم نفتی به روش هیدرودینامیک ذرات هموار
    مهدی رستمی حسینخانی، پوریا امیدوار *، سارا الله یاری بیک، مسعود ترابی آزاد صفحات 29-37
    پخش آلاینده های روغنی یکی از مشکلات مهم در محیط زیست دریایی است که توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده است. در این مقاله، شبیه سازی اثر بوم بر روی پخش پلوم نفت با استفاده از روش هیدرودینامیک ذرات هموار مورد بررسی قرار گرفته است. کد متن باز SPHysics2D با اضافه کردن اثر کشش سطحی و یک فشار اضافی به معادله مومنتوم، به دو فاز توسعه یافته است. چندین مسئله از دینامیک پلوم شبیه سازی شده است و عملکرد کد توسعه یافته ارزیابی می شود. ابتدا، نحوه صعود یک پلوم روغن با نسبت چگالی 0.8 شبیه سازی شده و نتایج بدست آمده با حل تحلیلی مقایسه شده است. سپس، نحوه صعود یک پلوم با نسبت چگالی 0.1 شبیه سازی شده و تغییرات زمانی مرکز جرم و سرعت صعود نشان داده شده است. شبیه سازی موج نویدال روی سواحل انجام و با نتایج تجربی مقایسه شده است. در نهایت، تاثیر بوم با زاویه های مختلف روی پخش پلوم روغن مورد بررسی قرار گرفته است. پس از اعتبارسنجی کد با مسئله های مختلف، نحوه صعود و پخش پلوم روغن در ساحل بدون اعمال بوم شبیه سازی شده و درصد پلوم عبوری از مکانی مشخص محاسبه شده است. سپس تاثیر بوم با زاویه های مختلف در جلوگیری از پخش پلوم روغن مورد بررسی قرار گرفته و با بدست آوردن کمترین درصد پلوم عبوری، بهترین زاویه جهت جلوگیری از پخش پلوم روغن انتخاب شده است. از این رو، روش SPH می تواند یک روش بهینه برای شبیه سازی عددی مسئله های پیچیده از جمله دینامیک موج آب باشد.
    کلیدواژگان: روش هیدرودینامیک ذرات هموار، جریان های دوفازی، بوم، پخش پلوم نفتی
  • سهیل نخودچی *، محمد امین پورمیر، مجید صادقی غریب دوستی صفحات 38-44
    ایجاد تنش پسماند فشاری در قطعاتی که در تحت بارگذاری خستگی قراردارند، راه حلی اقتصادی جهت افزایش استحکام می باشد که در واقع تمام و یا قسمتی از تنش های کششی اعمال شده به قطعه خنثی می گردد. این در حالی است که تنشهای پسماند در دمای بالا عموما کاهش یافته و یا کلا از بین می روند. لذا همواره نقش این تنش های پسماند در عملکرد قطعات در دمای بالا مورد سئوال بوده است. لذا ابتدا میدان تنش ناشی از روش کوبش لیزری چندگانه مدلسازی شده و سپس تاثیر دمای کاری قطعه که منجر به پدیده ی آزادسازی دمایی این میدان تنش می گردد، بررسی شده است. ماده ی مورد استفاده آلیاژ Ti-6Al-4V بوده و جهت اعمال اثر رفتار غیر خطی ماده در نرخ کرنش های بالا از مدل ماده ی جانسون-کوک استفاده شده است. نتایج حاکی از آن است که میدان تنش پسماند ناشی از این فرآیند به مراتب عمیق تر از روش های مشابه مانند ساچمه زنی بوده و با اعمال کوبش لیزری چندگانه به یک نقطه می توان از حداکثر تنش فشاری 640 مگاپاسکال در یک سیکل کوبش لیزری به 834 مگاپاسکال در دو سیکل و 889 مگاپاسکال در سه سیکل دست یافت. با اعمال دمای 600 درجه سانتیگراد به قطعه نیز مشاهد شد تنش پسماند آزاد شده حرارتی در سطح نمونه ی تحت کوبش لیزی یگانه، دوگانه و سه گانه به ترتیب 28.13%، 41.37% و 43.87% مقدار اولیه تنش پسماند قبل از اعمال حرارت می باشد.
    کلیدواژگان: کوبش لیزری، جانسون، کوک، Ti، 6Al، 4V، تنش پسماند، آزادسازی حرارتی
  • پیام طیبی، علی فضلی *، پرویز اسدی، مهدی سلطانپور صفحات 45-55
    در این مقاله شکل دهی تدریجی تک نقطه ای (SPIF) ورق های آلیاژی آلومینیوم 5083 که با فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی (FSW) اتصال داده شده اند به صورت تجربی و عددی بررسی شده است. ورق ها با ضخامت 2 میلی متر با سرعت دورانی و پیشروی یکسان جوشکاری شده است. برای بررسی اثر جوشکاری FSW بر شکل پذیری در فرایند SPIF، ورق های یکپارچه و ورق های FSW شده به صورت مخروطی شکل دهی شده و حداکثر زاویه دیواره برای هر دو حالت تعیین شده است. نتایج به دست آمده نشان داد که حداکثر زاویه شکل دهی برای ورق FSW شده آلیاژ 5083 با ورق یکپارچه تفاوت زیادی ندارد و جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی تاثیر منفی بر شکل پذیری ورق ندارد. برای بررسی اثر فرایند SPIF و FSW بر خواص مکانیکی و میکروساختاری ورق آلومینیوم 5083 اثر این دو فرایند بر میکروسختی و اندازه دانه ها تحلیل شده است. در ادامه، فرایند شکل دهی تدریجی ورق یکپارچه و ورق FSW شده با نرم افزار المان محدود آباکوس مدل سازی شده است. پس از صحه گذاری شبیه سازی، تاثیر فرایند FSW بر توزیع ضخامت و توزیع کرنش در فرایند شکل دهی تدریجی بررسی شده است. نتایج نشان دهنده توزیع ضخامت یکنواخت، توزیع کرنش اصلی یکنواخت و توزیع کرنش فرعی غیریکنواخت در شکل دهی نمونه FSW شده است.
    کلیدواژگان: شکل دهی تدریجی، شکل پذیری، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، زاویه شکل دهی، توزیع ضخامت
  • بهزاد اویشن *، رحیم صمد زمینی صفحات 56-64
    تحقیق حاضر به بررسی تاثیر استفاده از نانوذرات گرافیت با اندازه دانه بندی متوسط 400 نانومتر و خلوص 99.9% در سیال برشی بر فرایند ماشینکاری فولاد 16MnCr5 پرداخته است. ماشینکاری در سه عمق براده برداری 1، 2 و 3 میلیمتر و سه سرعت پیشروی 0.15، 0.25 و 0.35 میلیمتر بر دور با استفاده از سیال برشی معمولی و سیال برشی حاوی نانوذرات گرافیت انجام پذیرفته است. بررسی های ریزساختاری سطوح ماشینکاری شده، بررسی تغییرات سختی از سطح براده برداری شده به سمت مرکز قطعه و آزمایش های صافی سطح و سایش ابزار همگی برای بررسی جنبه های مختلف قابلیت ماشینکاری انجام پذیرفته اند. نتایج نشان داده است صرف نظر از عمق براده برداری و سرعت پیشروی، استفاده از نانوذرات گرافیت در سیال برشی در تمامی شرایط ماشینکاری به علت کاهش اصطکاک بین ابزار و قطعه کار، کاهش حرارت تولیدی و کاهش نیروی براده برداری سبب کاهش سایش ابزار و بهبود صافی سطح شده است. بیشترین و کمترین میزان کاهش وزن ابزار برشی در حضور نانوذرات گرافیت به ترتیب 0.022 و 0.002 گرم بوده است. بعلاوه صافی سطح قطعات تحت بیشترین عمق براده برداری و سرعت پیشروی از Ra=4.79 میکرومتر در حضور سیال برشی آب صابون معمولی به Ra=3.29 میکرومتر در حضور نانوذرات گرافیت کاهش یافته است. همچنین نتایج بررسی های ریزساختاری موید این واقعیت بوده که استفاده از نانوذرات گرافیت به کاهش جهت گیری های ریزساختاری، کاهش شدت کارسختی و همچنین کاهش ضخامت لایه متاثر از تنش ایجاد شده در سطح قطعه کار انجامیده است.
    کلیدواژگان: نانوذرات گرافیت، سیال برشی، فولاد 16MnCr5، سایش ابزار، صافی سطح
  • مصطفی محسنی، مجید ملک جعفریان * صفحات 65-74
    یکی از مشکلات روش تسخیر ورتیسیته نیاز به تنظیم دستی پارامتر تسخیر در حل مسائل است. به این صورت که در مورد هر مسئله جدید، کاربر بایستی به تنظیم آن اقدام نماید. مقادیر کوچک این پارامتر عملا این روش را بی اثر کرده و مقادیر بالای آن باعث ارائه پاسخ های غیر فیزیکی در حل می گردد. تلاش های زیادی توسط محققین برای غلبه بر این مشکلات انجام شده اما همچنان وابستگی آن به تنظیم دستی از بین نرفته است. یک راه برای حل این مشکل کاهش اثر گذاری پارامتر تسخیر بر جواب نهایی است. در پژوهش حاضر کاهش حساسیت روش تسخیر ورتیسیته به تغییرات پارامتر تسخیر از طریق ترکیب این روش با روش اف سی تی به ازای ضرایب محدود کننده مختلف پیشنهاد شده است. جهت ارزیابی روش معرفی شده، مسئله گردابه منفرد مورد بررسی قرار گرفته و در مرحله نخست میزان تاثیر پذیری پاسخ نهایی نسبت به تغییرات پارامتر تسخیر در مورد طرح تفاضل مرکزی با طرح اف سی تی )به ازای ضرایب محدود کننده مختلف (مقایسه گردیده است. سپس بهترین حالت جهت ترکیب طرح اف سی تی و روش تسخیر ورتیسیته مورد بحث قرار گرفته است. نشان داده شد که بهترین نتایج با استفاده از ضریب محدود کننده مینمود در گام میانی حل حاصل می شود.
    کلیدواژگان: گردابه، تسخیر ورتیسیته، پارامتر تسخیر، طرح اف سی تی، ضریب محدود کننده
  • امین امیرخانی، علیرضا فتوحی * صفحات 75-85
    مدل سازی بافت های بیولوژیک نقش مهمی در درک رفتار بافت و توسعه مواد مصنوعی برای کاربردهای پزشکی ایفا می کند و یک گام اساسی در توسعه مدل های پیش بینی کننده برای کمک به تحقیقات در محدوده گسترده ای از کاربردها شامل کاربردهای پزشکی و مهندسی بافت است. توابع انرژی کرنشی مختلف تا به امروز برای مدل سازی شریان ها معرفی شده اند. جدیدترین تابع انرژی کرنشی معرفی شده، تابع انرژی کرنشی نولان است. مدل سازی شریان به صورت دو لایه با استفاده از این تابع انرژی کرنشی تا کنون انجام نشده است. در این تحقیق مدل سازی دیواره شریان به صورت دولایه شامل لایه های مدیا و ادوانتیشا و با فرض هایپرالاستیک انجام شده است. ابتدا معادلات حاکم بر مسئله با استفاده از روابط محیط های پیوسته استخراج و شرایط مرزی شامل فشار داخلی شریان، نیروی محوری و ممان پیچشی تحت شرایط استاتیکی بر آن اعمال شده اند مولفه های تنش کوشی با استفاده از روابط مکانیک محیط های پیوسته مشخص شدند و سپس معادلات تعادل در مختصات استوانه ای با استفاده از تنش های کوشی به دست آمده اند. معادلات حاصل از این روند، معادلات دیفرانسیل جزئی غیرخطی هستند که با استفاده از روش درون یابی مشتق تعمیم یافته حل شده اند و تغییرات تنش در دیواره شریان به دست آمده است. ابتدا مدل سازی شریان به صورت تک لایه، شامل لایه مدیا انجام شده و نتایج مدل سازی با داده های تجربی مقایسه شده اند، مقایسه بین تنش ها در دیواره شریان با داده های تجربی نشان داد که تابع انرژی کرنشی نولان برای انجام مدل سازی مناسب است. سپس مدل سازی شریان به صورت دولایه شامل لایه های مدیا و ادوانتیشا انجام و تنش های ایجادشده در دیواره شریان به دست آمده اند.
    کلیدواژگان: مدل سازی دیواره شریان، مکانیک محیط های پیوسته، معادلات دیفرانسیل جزئی غیرخطی، روش درون یابی مشتق تعمیم یافته
  • محمود براتی، محمود کدخدایی *، شبنم ارباب شیرانی صفحات 86-94
    با ظهور آلیاژهای حافظه دار و به دلیل دارا بودن ویژگی های بسیار ارزنده مکانیکی و بیولوژیکی، این آلیاژها به طور گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گرفتند. در بین تمام آلیاژهای حافظه دار، آلیاژ نیکل-تیتانیوم به دلیل خواص حرارتی و مکانیکی بسیار خوب و همچنین سازگاری بسیار مناسب با بدن انسان بیشترین کاربرد را در صنایع مختلف و به ویژه در بیومکانیک داشته و تحقیقات زیادی بر روی خواص ترمومکانیکی آن صورت گرفته است. در اکثر کاربردها، آلیاژ نیکل-تیتانیوم تحت بارگذاری ترمومکانیکی چرخه ای قرار می گیرد. مهمترین محدودیت های استفاده از این آلیاژ، افت خواص ماده و ناپایداری آن حین بارگذاری های چرخه ای (فرآیند آموزش) می باشند. در پژوهش حاضر، با استفاده از روش اندازه گیری همزمان مقاومت الکتریکی، فرآیند آموزش شبه الاستیک آلیاژ نیکل-تیتانیوم و همچنین اثر حافظه داری دوسویه به وجود آمده پس از این فرآیند مورد مطالعه قرار گرفته است. در ابتدا نحوه تغییرات کرنش باقیمانده و مقاومت الکتریکی ویژه حین فرآیند آموزش نشان داده شده و در ادامه با اندازه گیری مقاومت الکتریکی ویژه پس از فرآیند آموزش (حین بارگذاری های حرارتی خاص بدون اعمال تنش) و همچنین کرنش حافظه داری دوسویه به دست آمده، تاثیر مارتنزیت باقیمانده و نابجایی ها (کرنش پلاستیک) بر روی کرنش باقیمانده مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که حدود 33 درصد کرنش باقیمانده به وجود آمده حین فرآیند آموزش ناشی از مارتنزیت باقیمانده و حدود 67 درصد آن به خاطر نابجایی ها (کرنش پلاستیک) می باشد.
    کلیدواژگان: آلیاژ حافظه دار، فرآیند آموزش شبه الاستیک، کرنش باقیمانده، اثر حافظه داری دوسویه
  • علی حیدری، محمد علی تقیخانی * صفحات 95-106
    از آنجایی که یکی از مهم ترین و پرمصرف ترین تجهیزات شبکه برق ترانسفورماتورها می باشند، بررسی عوامل موثر بر کاهش تلفات این تجهیزات از اهمیت ویژه ای برخوردار است. امروزه ترانسفورماتور های هسته آمورف دارای جایگاه مهمی در بازار برق هستند چون در مقایسه با ترانسفورماتورهایی با هسته ای از جنس استیل کریستالی سیلیکون حدود 60 تا 70 % تلفات بی باری را کاهش می دهند. به منظور بهبود در طراحی و همچنین صرفه جویی در وقت و هزینه برای تولید ترانسفورماتورهای هسته آمورف تحلیل عددی حالت بی باری همانند حالت بارداری یکی از مهم ترین فاکتورها بوده که باید مورد توجه قرار گیرد. از طرفی دما نیز یکی از فاکتورهای مهم و تاثیرگذار در عمر ترانسفورماتور است، چون افزایش دمای ترانسفورماتور باعث کاهش عمر ترانسفورماتور می شود. در این مقاله یک نمونه ترانسفورماتور 100KVA به وسیله کوپل نرم افزارهای انسیس ماکسول و انسیس فلوئنت شبیه سازی شده، تلفات بی باری و بارداری مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهند که ترانسفورماتور هسته آمورف تلفات بی باری را در حدود 65 درصد در مقایسه با ترانسفورماتور هسته استیل کریستالی سیلیکون کاهش می دهد. همچنین تحلیل حرارتی انجام شده نشان می دهدکه ترانسفورماتور هسته آمورف در مقایسه با ترانسفورماتور هسته سیلیکون در شرایط بی باری دمای پایین تری دارد.
    کلیدواژگان: ترانسفورماتور هسته آمورف، ترانسفورماتور هسته سیلیکونی، تلفات بی باری و بارداری، تحلیل الکترومغناطیسی، مکانیکی، حرارتی، روش اجزاء محدود
  • هومن ذکا، عارف افشارفرد * صفحات 107-114
    در این مقاله، جاذب دینامیکی ارتعاشی متشکل از دو تیر یکسر گیردار متقارن با لایه های پیزوالکتریک به همراه جرم کمکی، برای کاهش ارتعاشات سیستم اصلی و استحصال انرژی الکتریکی، به صورت هم زمان، مورداستفاده قرارگرفته است. سیستم اصلی متشکل از یک تیر دو سر مفصل می باشد که به وسیله یک موتور با نامیزانی دوار تحریک می شود. در ادامه به منظور استخراج مدل الکترومکانیکی سیستم، از تئوری تیر اویلر-برنولی و روش انرژی استفاده شده است. سپس صحت معادلات الکترومکانیکی استخراج شده به صورت تجربی بررسی شده و تطابق نتایج تجربی و تئوری در قالب چندین نمودار پاسخ فرکانسی نشان داده شده است. با بی بعد سازی معادلات، تاثیر تغییر پارامترهای بی بعد سیستم نظیر جرم بی بعد جاذب، مقاومت الکتریکی بی بعد و طول قرارگیری جرم کمکی بر روی تیر جاذب مورد بحث قرار گرفته است. سپس با در نظر گرفتن دو هدف کاهش ارتعاشات و افزایش توان الکتریکی استحصال شده بی بعد، به صورت هم زمان، محدوده مناسب برای جرم جاذب و مقاومت الکتریکی به صورت بی بعد به دست آورده شد. در انتها نیز با استفاده از پارامتری به نام میزان کمال، بهینه ترین طول بی بعد جرم نوک بر روی تیر جاذب به دست آورده شد. نتایج به دست آمده قابلیت برآورده سازی اهداف کاهش ارتعاشات سیستم و افزایش توان الکتریکی استخراج شده از سیستم، به صورت هم زمان، به میزان مطلوب را دارا می باشد.
    کلیدواژگان: استحصال انرژي، پيزوالکتريک، جاذب ديناميکي ارتعاشات، بررسي تجربي، تير اويلر، برنولي
  • امیرحسین گل محمدی، سعید خدایگان * صفحات 115-125
    نمونه سازی سریع (ساخت افزودنی یا چاپ سه بعدی) روشی از ساخت قطعات است که می تواند نمونه طراحی شده در رایانه را به طور مستقیم به قطعه فیزیکی تبدیل کند. یکی از مهمترین عواملی که در ساخت قطعات با روش نمونه سازی سریع باید مورد توجه قرار گیرد، الگوی جهت گیری ساخت قطعه است. جهت گیری ساخت قطعه در فرآیندهای نمونه-سازی سریع بر روی خواص قطعه از جمله استحکام، زمان ساخت، صافی سطح، مقدار مواد تکیه گاهی مورد استفاده و قیمت ساخت تاثیرگذار است. در این بین زمان ساخت قطعه و زبری سطح از مهمترین مشخصه هایی هستند که به طور مستقیم تحت تاثیر جهت گیری قطعات قرار دارند. در این مقاله، دو الگوریتم بر اساس روش های بهینه سازی تحلیلی و تجربی برای تعیین جهت گیری بهینه ساخت به منظور کمینه کردن زمان ساخت و زبری سطح ارائه شده است. برای پیاده سازی این روش، قطعه مورد نظر کاربر در فرمت زبان استاندارد مثلثی (STL) دریافت می شود سپس با استفاده از مشخصات هندسی و نوع جهت گیری قطعه زمان تخمینی ساخت و مقدار میانگین زبری سطح قطعه محاسبه می شود. به منظور تعیین جهت گیری بهینه از دو روش بهینه سازی تحلیلی (روش NSGA-II) و تجربی (روش جدید و توسعه یافته تاگوچی) استفاده شده است. پس از معرفی مراحل هر یک از این دو روش به منظور تعیین جهت گیری بهینه ساخت قطعه، مراحل این دو الگوریتم پیشنهادی بر روی قطعه ای به عنوان مطالعه موردی پیاده سازی می شود و نتایج حاصل مورد مقایسه و بحث قرار می گیرد.
    کلیدواژگان: نمونه سازی سریع، زبان استاندارد مثلثی (STL)، جهت گیری بهینه ساخت قطعه، روش NSGA، II، روش جدید و توسعه یافته تاگوچی
  • حسین تقی پور، محمد دامغانی نوری * صفحات 126-134
    در این پژوهش تاثیر روش پرکردن هسته های مشبک تیر های ساندویچی، با فوم های پلی یورتان از نوع سخت با وزن سبک، مورد مطالعه قرار گرفته است. ارتباط بین نیرو و جابه جایی در مرکز تیر با استفاده از نتایج آزمایشگاهی بدست آمده است. سه نوع هسته مشبک از جنس فولاد به صورت خالی و پر شده از فوم، تحت بارگذاری شبه استاتیکی به صورت عرضی، مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. در ادامه با مطالعه بر روی جهت گیری صفحات مشبک در هسته، به بررسی پارامترهای ضربه پذیری، از جمله جذب انرژی ویژه، بعنوان اهداف آزمایش پرداخته شده است. این نوع سیستم جاذب انرژی، می تواند در صنایع هوایی، کشتی سازی، خودروسازی، صنایع ریلی و آسانسورها جهت جذب انرژی ضربه مورد استفاده قرار گیرد. نتایج تحلیل آزمایشگاهی خمشی نشان داد، که به کارگیری فوم در هسته، می تواند ظرفیت جذب انرژی را به صورت قابل ملاحضه ای افزایش دهد. نتایج آزمایش های خمشی نشان داد که ظرفیت جذب انرژی ویژه در تیر ساندویچی تقویت شده با فوم در مقایسه با نمونه مشابه توخالی، 74٪ افزایش یافته است. همچنین، جهت گیری مناسب هسته مشبک در تیر ساندویچی موجب افزایش جذب انرژی ویژه تا 66.5٪ می شود. در انتها پارامترهای هندسی مناسب، و بهترین نمونه-ها از لحاظ معیارهای در نظر گرفته شده با توجه به اهداف طراحی، معرفی می شوند.
    کلیدواژگان: جذب انرژی، هسته مشبک فلزی، تیر ساندویچی، فوم پلی یورتان سخت، بارگذاری عرضی
  • رامین افهمی، رسول فشارکی فرد *، محمد اعظم خسروی صفحات 135-145
    در این مقاله روی مدل سازی دینامیکی کوادروتور با توجه به تغییرات در شرایط کاری آن تمرکز شده است. هدف اصلی این پژوهش ارائه ی معادلات دینامیکی کامل حاکم بر کوادروتور با استفاده از روش اویلر-لاگرانژ و با درنظر گرفتن تمامی نیروهای آیرودینامیکی که بر حرکت آن تاثیر می گذارند می باشد. در مقالات پیشین، معادلات دینامیکی هیچگاه به طور جامع درنظر گرفته نشده است. مطالعه دینامیک کوادروتور به شناخت فیزیک و رفتار آن کمک می کند و به حصول یک مدل دقیق از سیستم می انجامد. با حصول چنین مدلی کنترل کوادروتورا به مراتب ساده تر از مدل های غیر دقیق موجود می شود. جهت درنظر گرفتن مجموعه نیروها و گشتاورهای دخیل در دینامیک کوادروتور، از مطالعات انجام شده پیشین استفاده می شود و پس از شرح دادن هر یک از نیروها و روابط دقیق آن ها، مدل دینامیکی کامل کوادروتور ارائه می شود. در انتها عملکرد سیستم در دو شرایط کاری متفاوت یکی بدون درنظر جسم متصل خارجی به کوادروتور و دیگری در شرایط کوپل شده با یک دوربین، به صورت عددی شبیه سازی می گردد و به کمک آن ها مدل دینامیکی حاصل صحه گذاری می شود. در شرایط کاری اول در دو آزمون متفاوت به بررسی و مقایسه معادلات دینامیکی کار حاضر با کارهای پیشین پرداخته خواهدشد. در شرایط کاری دوم عملکرد کوادروتور تحت تاثیر دوربین متصل به آن که با حرکت خود معادلات دینامیکی سیستم را به صورت پیوسته تغییر می دهد، بررسی می شود.
    کلیدواژگان: کوادروتور، مدل سازی دینامیکی، نیروهای آیرودینامیکی، شرایط کاری، دوربین متصل
  • محمدکاظم شیخیان، محمود نوروزی *، محمد محسن شاه مردان صفحات 146-152
    برخورد قطرات بر روی سطوح جامد دارای کاربرد گسترده ای در صنایع نفت و گاز، رنگ آمیزی سطوح، خنک کاری سطوح داغ و سم پاشی محصولات کشاورزی می باشد. در مطالعه حاضر، ضریب گسترش سیال غیرنیوتنی باگر روی سطح جامد خشک از قبیل آکریلیک (پلکسی گلس) و ورق استیل ضد زنگ بصورت آزمایشگاهی بررسی شده و با قطرات نیوتنی (آب و گلیسیرین) مقایسه می شود. صفحات پلکسی گلس و استیل ضد زنگ هر دو دارای سطحی آب دوست هستند. در این پژوهش، سقوط قطرات سیالات غیرنیوتنی و نیوتنی در دو ارتفاع 27 و 47 سانتیمتر از سطح جامد خشک و در محدوده اعداد وبر 245≤We≤«538» بررسی شده است. هدف از انجام این تحقیق، بررسی اثر سرعت برخورد، بر ضریب گسترش قطرات غیرنیوتنی و نیوتنی در زمان برخورد می باشد. نتایج این تحقیق نشان می دهد که با زیاد شدن عدد وبر (افزایش سرعت برخورد)، حداکثر مقدار و نرخ پخش شدگی و جمع شدگی قطرات نیوتنی یا غیرنیوتنی افزایش می یابد. همچنین با افزایش لزجت قطرات، مقدار و نرخ پخش شدگی و جمع شدگی قطرات نیوتنی و غیرنیوتنی کاهش می یابد. با افزایش 32 درصدی سرعت برخورد بر روی صفحه پلکسی گلس (افزایش عدد وبر)، مقدار بیشینه پخش شدگی قطرات باگر، آب و گلیسیرین بترتیب به میزان 22، 31 و 20 درصد افزایش می یابند.
    کلیدواژگان: سرعت برخورد، سیال غیرنیوتنی باگر، زبری سطح، ضریب پخش، لزجت
  • محمود عسگری سوادجانی، بهزاد قدیری * صفحات 153-163
    در این مقاله شبیه سازی جریان در گذرگاه بین پره ا ی یک فن زیرصوتی با ایجاد تغییراتی در هندسه ایرفویل پره، در شرایط نزدیک به رخداد استال گردشی، به روش عددی بررسی شده است. الزامات شبیه سازی جریان با هدف آشکارسازی طیف آشفتگی در جریان اطراف پره، بررسی شده است. با توجه به شروع بسیاری از ناپایداری های آیرودینامیکی از لبه حمله پره و تاثیر هندسه این قسمت در شکل گیری نوع و شدت ناپایداری ها، هدف این پژوهش، بررسی اثرات تغییر در شعاع نوک ایرفویل پره ی فن در رخداد پدیده های جریانی با مقیاس های مختلف اعداد موج است. حل عددی میدان جریان به روش های مختلف مدل سازی و شبیه سازی عددی آشفتگی انجام شده و توانمندی روش های گوناگون در آشکارسازی پدیده های جریان مشخص شده است. ایرفویل به کار رفته در هندسه ی پره در پژوهش های پیشین، از سری NACA-65 استاندارد است، که در این پژوهش با %50 تغییر شعاع لبه حمله ، تاثیر هندسه ی پره بر ساختار جریان بررسی شده است. همچنین الزامات شبکه در شبیه سازی عددی به طور ویژه بررسی شده و پیشنهادهایی برای استفاده در فرآیندهای شبیه سازی آیروالاستیسیته ارائه شده است. در کار حاضر، سطح دقت و قابلیت اتکا به نتایج به دست آمده با روش شبیه-سازی گردابه های بزرگ، با بررسی طیف انرژی و تخمین میزان انرژی آشکار شده مورد توجه قرار گرفته است. نتایج نشان دهنده ی اثر گذاری دقت حل و تراکم شبکه به طور خاص بر پدیده های مقیاس کوچک و طیف جریان است. همچنین تغییر در هندسه پره، بر توزیع طیفی انرژی میان پدیده های مقیاس کوچک، اثر قابل توجهی داشته است.
    کلیدواژگان: آیروالاستیسیته، شبیه سازی گردابه های بزرگ، آشفتگی، استال، کمپرسور محوری
  • سیدمحسن حسینی گلگو *، سجاد ثابت صفحات 164-170
    در این مقاله ابتدا یک حسگر گاز اکسید فلزی از نوع تجاری تحت مدولاسیون دمایی قرار داده شده و همزمان ثبت پاسخ های گذرای آن به تراکم های مختلف گاز اتانول ارائه می شود. با اعمال مدولاسیون دمایی، دمای سطح حسگر نیز توسط یک ترموکوپل نوع-S ظریف ثبت شد. سپس عملکرد این نوع حسگرها بر اساس مدل جذب اکسیژن هوا و جذب گاز اتانول بر سطح لایه حساس با استفاده از معادله جذب هم دمای فروندلیش بیان می شود. در ادامه، این مدل با استفاده از نرم افزار متلب در محیط سیمولینک شبیه سازی می شود. با استفاده از این مدل می توان پاسخ پویای حسگر را به اتانول مشاهده کرد. در این مدل، تراکم یک گاز بصورت ولتاژ در نظر گرفته می شود. این پارامتر به همراه پروفایل دمایی سطح یک حسگر تحت مدولاسیون دمایی و هدایت حسگر تحت تاثیر اکسیژن هوا، به عنوان ورودی های مدل و پاسخ گذرای حسگر به عنوان خروجی مدل در نظر گرفته می شوند. پارامترهای این مدل بر اساس معیار نزدیکی پاسخ های شبیه سازی شده و پاسخ های ثبت شده در هر تراکم از گاز اتانول محاسبه می شوند. نتایج شبیه سازی بر اساس میانگین پارامترهای شبیه سازی شده نیز نشان دهنده ی نزدیکی پاسخ های شبیه سازی شده و پاسخ های ثبت شده ی واقعی بود.
    کلیدواژگان: حسگر گاز اکسید فلزی، سیمولینک متلب، مدولاسیون دمایی، پاسخ گذرا
  • محمدرضا شبگرد *، حامد توانایی، بهنام خسروزاده صفحات 171-178
    آلیاژ Ti-6Al-4V به دلیل داشتن خواص مکانیکی عالی، عمدتا در صنایع هوافضا، خودروسازی، بیوپزشکی استفاده می شود. از فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی (EDM)در سطح وسیعی برای ماشینکاری این آلیاژ استفده می گردد. با توجه به ماهیت ترموالکتریکی این فرآیند تغییرات نامطلوبی مانند ایجاد تنشهای پسماند و تغییر مقاومت خوردگی سطح ماشین کاری شده ایجاد می گردد. هدف این پژوهش بررسی تجربی تاثیر پارامترهای ورودی) شدت جریان و زمان روشنی پالس( دراین فرآیند بر روی مقدار و نحوه توزیع تنش های پسماند و تغییرات مقاومت خوردگی سطح ماشینکاری شده ی آلیاژ Ti-6Al-4V می باشد. برای این منظور ابتدا نمونه های تهیه شده از آلیاژ Ti-6Al-4V توسط فرایند EDM ، ماشینکاری شدند و سپس تنش های پسماند در سطح ماشینکاری شده در شرایط ماشینکاری متفاوت به روش نانوایندنتیشن اندازه گیری شد و برای ارزیابی سلامتی سطوح ماشینکاری شده، تصاویر SEM از سطوح تهیه گردید؛ برای ارزیابی مقاومت خوردگی نمونه ها از روش اندازه گیری پلاریزاسیون تافلی استفاده شد. نتایج نشان می دهد در سطوح قطعات ماشینکاری شده به روش EDM تنش پسماند کششی ایجاد می شود و مقدار آن با افزایش عمق ابتدا افزایش یافته و بعد از رسیدن به یک مقدار بیشینه، سیر نزولی پیدا کرده و در نهایت به تنش های فشاری تبدیل می شود. با افزایش جریان و زمان روشنی پالس حداکثر مقدار تنش پسماند افزایش اندکی دارد و حداکثر مقدار آن نزدیک به استحکام نهایی قطعه می باشد. مقایسه نتایج خوردگی نشان می دهند که در کل نمونه های ماشینکاری شده به روش EDM نسبت به نمونه ی بدون ماشینکاری مقاومت به خوردگی کمتری دارند.
    کلیدواژگان: ماشینکاری تخلیه الکتریکی، تنش پسماند، نانوایندنتیشن، مقاومت خوردگی، Ti، 6Al، 4V
  • محمود مرادی *، حسین عربی صفحات 179-188
    سختکاری سطحی لیزری، یکی از تکنولوژیهای نوین می باشد که برای بهبود سطح فلزات به منظور اصلاح خواص تریبولوژیکی سطح مورد استفاده قرار می گیرد. در این مقاله بررسی قابلیت سختکاری سطحی لیزری فولاد ضد زنگ مارتنزیتی 410 با استفاده از لیزر دیودی توان بالای پیوسته با حداکثر توان 1600 وات پرداخته می شود. توان لیزری، سرعت روبش و موقعیت فاصله کانونی پارامترهای متغیر در این تحقیق می باشند. تاثیر پارامترهای فرآیند روی عمق و پهنای لایه سخت شده و میکروسختی در منطقه مورد تاثیر لیزر مورد تحقیق قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که با افزایش توان لیزر و کاهش سرعت روبش، میزان سختی و عمق بیشتر سختی حاصل می گردد. همچنین دستاوردها حاکی از آن است که با کاهش موقعیت فاصله کانونی، عمق سختی بیشتر و پهنای سختی کمتر بدست می آید. مدل سازی متغیرهای کنترل پذیر (توان لیزر، سرعت روبشی و موقعیت فاصله کانونی) با روش رویه پاسخ به منظور مطالعه تاثیر پارامترهای ورودی فرآیند بر چگونگی تغییر پاسخ ها، و تجزیه و تحلیل جداول ANOVA، ارائه معادلات رگرسیون پارامترهای خروجی، تحلیل نمودارهای رویه پاسخ، نمودارهای تعامل اثر پارامترهای ورودی، مورد بررسی قرارگرفت.نتایج نشان می دهد که در روش مدل سازی رویه پاسخ ((RSM تاثیر پارامتر توان لیزری در نتایج بیشینه سختی ، عمق و پهنای سختی، بیشتر از پارامترهای موقعیت فاصله کانونی و سرعت روبشی می باشد. همچنین با توجه به درصد پوشش دهی پارامترها توسط معادله رگرسیون بدست آمده روش رویه پاسخ (RSM) مدلی مناسب برای بررسی اثرات پارامترهای فرآیند سخت کاری سطحی با لیزر دیودی می باشد.
    کلیدواژگان: سختکاری لیزری، میکروسختی، فولاد مارتنزیتی410، میکرو ساختار، طراحی آزمایش ها
  • نوذر اکبری *، سعید عزیزی حسنکلو صفحات 189-196
    در موتورهای دیزل تزریق مستقیم، هندسه نازل به علت تاثیر گذاری روی جریان داخلی، پدیده کاویتاسیون، مشخصات اسپری سوخت و رفتار اتمیزاسیون به عنوان یک موضوع مهم برای تحقق کنترل انتشار گاز است. که برای عمکرد موتورها و تشکیل آلاینده بسیار مهم است. هدف این مقاله بررسی عددی تاثیر پدیده کاویتاسیون روی رفتار اسپری دیزل از قبیل طول نفوذ افشانه و قطر متوسط ساتر است. برای ایجاد پدیده کاویتاسیون و بررسی تاثیر آن روی مشخصات اسپری سوخت از دو انژکتور مشابه با سطح مقطع ورودی نازل متفاوت استفاده شده است و جریان مایع درون آن ها و رفتار اسپری حاصل از آن ها بررسی شده است( این کار با جابجایی نازل روی بدنه انژکتور انجام شده است). برای مش زنی و شبیه سازی و حل معادلات بقا از نرم افزارAVL-FIRE استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که با قرار دادن نازل در قسمت پایین تر کیسه انژکتور میزان کسر حجمی فاز بخار افزایش یافته و رشد پدیده کاویتاسیون زیادتر می شود. همچنین نتایج اسپری نشان می دهد که طول نفوذ افشانه برای سوراخ نازل پایین تر افزایش پیدا می کند . نکته قابل توجه این است که تغییر قابل توجهی در اندازه قطرات اسپری برای هر دو انژکتور دیده نمی شود. و مهم تر از همه، طول نفوذ افشانه سوخت با تغییر محل سوراخ نازل انژکتور می تواند کنترل شود.
    کلیدواژگان: هندسه انژکتور، پدیده کاویتاسیون، افشانه سوخت
  • اشکان ترابی فارسانی، رضا مداحیان *، امیرحسین نظری، محمد مهدی هیهات صفحات 197-207
    در این پژوهش رسوب ذرات آسفالتین در نفت خام مدلسازی شده است. فرض شده است پدیده ی رسوب گذاری شامل دو مرحله است: انتقال ذرات آسفالتین به نزدیک سطح و اتصال این ذرات به سطح. باتوجه به اندازه ی میکرومتری ذرات آسفالتین از نگرش گونه برای مدلسازی انتقال و اتصال ذرات آسفالتین استفاده شده است. مدلسازی انتقال ذرات آسفالتین به نزدیک سطح توسط پخش ناشی از آشفتگی جریان و حرکات براونی ذرات، انجام شده است. فرآیند اتصال نیز توسط یک واکنش شیمیایی سطحی مرتبه اول مدلسازی شده است. همچنین در مدلسازی انجام شده، اثرات شرایط عملیاتی مانند دمای سطح و سرعت در نرخ اتصال ذرات در نظر گرفته شده است. درنهایت تاثیر متغیرهای سرعت، دمای سطح و غلظت ذرات آسفالتین بر نرخ رسوب گذاری مدلسازی شده است و با داده های آزمایشگاهی مقایسه شده است. روند نتایج حاصل به خوبی با داده های آزمایشگاهی تطابق دارد بطوریکه بیشترین مقدار خطای مدلسازی برابر با 20 درصد است. همچنین علاوه بر نرخ رسوب گذاری، نرخ انتقال و اتصال حاصل از مدلسازی نیز آورده شده است. نتایج در این مورد نشان می دهند که برای رسوب ذرات آسفالتین، اتصال ذرات بسیار پراهمیت تر از انتقال ذرات است و به همین دلیل مدلسازی صحیح اتصال ذرات تاثیر زیادی در پیش بینی نرخ رسوب ذرات آسفالتین دارد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی عددی، رسوب آسفالتین، اتصال ذرات، رویکرد گونه
  • امیر حسین نظری، محمد مهدی هیهات *، اشکان ترابی فارسانی، رضا مداحیان صفحات 208-218
    یکی از مشکلات جدی موجود در صنعت نفت و پتروشیمی، رسوب گذاری نفت خام در لوله های پیش گرمکن واحد تقطیر است. رسوب گذاری باعث افزایش مقاومت حرارتی و افزایش افت فشار در لوله های پیش گرمکن شده که منجر به افزایش مصرف انرژی و کاهش راندمان کلی سیستم می شود. عامل اصلی رسوب در لوله های پیش گرمکن ماده ای به نام آسفالتین است که ترکیب مولکولی مشخصی ندارد. به طور کلی رسوب گذاری شامل دو مرحله ی انتقال ذرات نامحلول به نزدیکی سطح و اتصال ذرات به سطح است. مشکل عمده ی موجود در روند شبیه سازی هایی که تاکنون در این زمینه انجام شده است، عدم توجه کافی به پدیده های موجود در نزدیکی سطح و عدم موفقیت در مدل سازی درست مرحله ی اتصال است. در این پژوهش با تمرکز بر جریان نزدیک مرز، موسوم به لایه ی مرزی، سعی شده تا پدیده هایی که در نزدیک سطح بر روند رسوب ذرات اثرگذار است بررسی شود. جهت رسیدن به این هدف مسیر حرکت ذرات با استفاده از دیدگاه اویلر-لاگرانژ دنبال شده و مرحله ی اتصال با استفاده از مفهوم سرعت بحرانی نشست مدل شده است. حل گر عددی با استفاده از اطلاعات آزمایشگاهی موجود برای ذرات معلق در هوا اعتبارسنجی شده و نتایج حاصل با نتایجی که از مشاهده به وسیله ی میکروسکوپ الکترونی به دست آمده، مقایسه شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که نیروی غالب وارد بر ذرات در لایه ی مرزی که موجب نشست می شود، نیروی بروانی است. سرعت نشست برای قطرهای مختلف محاسبه شده و نشان داده شد که با کاهش قطر ذرات، سرعت نشست افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: رسوب، آسفالتین، اویلر، لاگرانژ، سرعت بحرانی نشست
  • سعید احمدی فرد، اکبر حیدرپور، شهاب کاظمی * صفحات 219-227
    در این پژوهش از فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی برای انجام اتصال لب به لب آلیاژ آلومینیم 5083 و تولید همزمان نانوکامپوزیت Al-ZrO2 در محل اتصال استفاده شد. ابتدا متغیرهای جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی شامل سرعت دورانی، سرعت پیشروی و زاویه انحراف مورد بررسی قرار گرفت تا نمونه ای که از نظر ظاهری بی عیب و بیشترین استحکام کششی را داشت، به عنوان نمونه مطلوب انتخاب شود تا با اضافه کردن نانوذرات زیرکونیا به بررسی اثر تعداد پاس بر ریزساختار، خواص مکانیکی و سایش نمونه های جوشکاری شده پرداخته شود. برای بررسی ریزساختار نمونه ها از میکروسکوپ های نوری، الکترونی روبشی و نیروی اتمی استفاده شد و نتایج نشان داد که با افزایش تعداد پاس، توزیع ذرات تقویت کننده یکنواخت تر شده و اندازه دانه در ناحیه اغتشاشی به شدت کاهش پیدا کرده است. علت این امر به حضور ذرات تقویت کننده مربوط می شود که با ایجاد قفل کنندگی مرزدانه ها، کمک به جوانه زنی دانه های تبلورمجدد یافته و تاثیر بر شکسته شدن دانه های اولیه می گردد. بیشینه سختی و استحکام کششی مربوط به نمونه چهار پاس بود که به ترتیب111 HV و 328.3 MPa بدست آمد که میزان سختی و کشش به ترتیب حدود 26 و 24 درصد نسبت به نمونه بدون پودر افزایش داشته است. برای ارزیابی مقاومت به سایش نمونه ها، از آزمون رفت و برگشتی استفاده شد و نتایج آزمون سایش نشان داد که با افزایش تعداد پاس میزان مقاومت به سایش افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، نانو ذرات، تعداد پاس، خواص مکانیکی، ریزساختار
  • جواد رستمی *، عباس عباسی، مجید صفاراول صفحات 228-236
    در این مقاله انتقال حرارت مزدوج نانوسیالات در یک میکروکانال موجی شکل با استفاده از مدل یکفازی به روش همگن و مدل دوفازی به روش اویلری-لاگرانژی بصورت عددی بررسی و تفاوت نتایج با استفاده از تحلیل های فیزیکی مطالعه شده است. سیال پایه آب و نانوذرات از دو جنس اکسید آلومینیوم و مس است. غلظت حجمی نانوذرات تا 2% و قطر آنها 100 نانومتر است. معادلات سه بعدی حاکم شامل پیوستگی، ممنتوم و انرژی در سیال از دیدگاه اویلری به روش حجم کنترل (سیمپل) حل شده اند. معادلات حاکم بر حرکت و انرژی ذرات نیز به روش لاگرانژی جداسازی و به روش رنگ-کوتای مرتبه 4 حل شده اند. چون در روش لاگرانژی معادلات حرکت در سه بعد و معادله انرژی برای تک تک ذرات حل می شود، از روش پردازش موازی و با استفاده از ابر کامپیوتر این معادلات حل شده اند. نتایج نشان می دهند که تحت تاثیر نیروی درگ توزیع ذرات بصورت همگن نیست و این موضوع منشا اختلاف نتایج روش همگن و مدل دوفازی است. توزیع ناهمگن ذرات بر میدانهای سرعت و دما نیز تاثیر می گذارد و باعث می-شود نتایج حاصل از مدل دوفازی متفاوت از نتایج مدل یکفازی (همگن) شود و در بعضی حالات این اختلاف به حدود 20% نیز می رسد.
    کلیدواژگان: نانوسیال، مدل یکفازی، روش همگن، مدل دوفازی، روش اویلری، لاگرانژی
  • محمد مهدی علی نیا *، سید وحید سپهر موسوی، جواد امان آبادی صفحات 237-246
    وقوع خرابی در سیستم های سازه ای و مکانیکی در طول سرویس دهی، اجتناب ناپذیر است. پایش سلامت و عیب یابی این سیستم ها به نوبه ی خود می تواند از تلفات جانی و مالی جلوگیری کند. از مهم ترین روش های پایش سلامت و عیب یابی روش های مبتنی بر مشخصات ارتعاشی سازه می باشد، که بدون تمرکز بر نواحی خاص، سازه را مورد پایش کلی قرار می دهد. در این مطالعه جهت عیب یابی سازه های صفحه ای، با بهره گیری از تکنیک کاهش ابعاد داده ها توسط تحلیل اجزای اصلی، توابع پاسخ فرکانسی کاهش بعد داده شده، و شاخص هایی به عنوان شاخص خرابی معرفی گشته است. این شاخص های خرابی و عیب یابی صفحه به صورت یک مسئله بهینه سازی مطرح شده، و پس از آن با استفاده از الگوریتم های اجتماع ذرات و ژنتیک به حل مسئله بهینه سازی پرداخته شده است. با حل مسئله بهینه سازی مکان و شدت های خرابی تشخیص داده می شوند. برای ارزیابی و کارکرد روش ارائه شده و عملکرد الگوریتم های معرفی شده، چندین سناریوی خرابی شامل خرابی در یک ناحیه، خرابی هم زمان در دو ناحیه، و خرابی در سه ناحیه از سازه اعمال شده است، و بر این مبنا در مورد کارایی و کارکرد روش ارائه شده بحث می گردد. بر اساس نتایج حاصله، مشاهده شده که الگوریتم اجتماع ذرات در بحث تعیین شدت خرابی نسبت به الگوریتم ژنتیک از عملکرد و دقت بالایی برخوردار است. در سناریوهای پیچیده تر این افزایش دقت و کارایی بهتر بیشتر نمایان می شود.
    کلیدواژگان: عیب یابی، تحلیل اجزای اصلی، تابع پاسخ فرکانسی، الگوریتم اجتماع ذرات، الگوریتم ژنتیک
  • علی اصغر بظالبلو، جعفر روشنی یان *، بنیامین ابراهیمی صفحات 247-258
    بهینه سازی طراحی بر مبنای قابلیت اطمینان (RBDO) برای بهینه سازی سیستم های مهندسی در حضور عدم قطعیت ها در متغیرهای طراحی، پارامترهای سیستم یا هر دو آنها مورد استفاده قرار گرفته است. RBDO دارای یک بخش تحلیل قابلیت اطمینان است که نیاز به مقدار زیادی تلاش محاسباتی، به خصوص در رویارویی با مسائل کاربردی دنیای واقعی دارد. برای تعدیل این موضوع، یک روش جدید و کارآمد به کمک مدل های جایگزین در این مقاله ارائه شده است. هوش محاسباتی و روش های مبتنی بر تجزیه RBDO با یکدیگر ترکیب شده اند تا یک روش سریع برای RBDO توسعه یابد. این روش جدید مبتنی بر شبکه های عصبی مصنوعی به عنوان مدل جایگزین و روش بهینه-سازی ترتیبی و ارزیابی قابلیت اطمینان (SORA) به عنوان روش RBDO است. در SORA، مسئله به یک حلقه بهینه سازی معین ترتیبی و یک حلقه ارزیابی قابلیت اطمینان تجزیه می شود. به منظور بهبود کارایی محاسباتی و گسترش محدوده کاربرد روش SORA، یک نسخه تکامل یافته از آن در این مقاله پیشنهاد شده است. در روش توسعه یافته، از یک معیار برای شناسایی قیود احتمالاتی غیرفعال و جدا کردن قیود برآورده شده از حلقه ارزیابی قابلیت اطمینان استفاده شده است تا هزینه های محاسباتی مربوطه را کاهش یابد. بعلاوه، تغییرات بردارهای جابجایی به دست آمده برای قیود برآورده شده کنترل شده است تا در تکرار بعدی حلقه قابلیت اطمینان مقدار آنها دقیقا صفر باشد. به منظور نشان دادن کارایی و دقت روش ارائه شده، چند مثال ریاضی با سطوح پیچیدگی متفاوت و یک مثال کاربردی مهندسی حل شده و نتایج مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: بهینه سازی، طراحی بر مبنای قابلیت اطمینان، هوش محاسباتی، مدل جایگزین، شبکه عصبی
  • مجتبی طحانی *، محمد حججی، آرش درتومیان، محمد صالحی فر صفحات 259-270
    در این مطالعه، با استفاده از یک روش ترکیبی، اثر جت مخالف تزریق شده از نازل امتداد یافته، بر کاهش پسای آیرودینامیکی، بررسی شده است. میدان جریان حول جسم نیم کروی، در جریان آزادی با ماخ 4 شبیه سازی شده است. نتایج با ارائه یک حلگر سه بعدی و بکارگیری فرم کامل معادلات ناویر-استوکس و انرژی به همراه مدل اصلاح شده انتقال تنش برشی بدست آمده است. اعتبارسنجی عددی مناسب، با مقایسه توزیع فشار سطح در نسبت فشار صفر جت به جریان آزاد و پسای وارد بر دماغه در نسبت فشارهای 0 تا 3، صورت گرفته است. در این پژوهش، به منظور تحلیل اثر امتداد یافتگی، از چهار نازل استفاده شده است. نتایج تحقیق حاضر نشان می دهد که امتدادیافتگی نازل با ایجاد تغییر در شکل شوک کمانی، اثر قابل ملاحظه ای بر پسای موجی دماغه دارد. در یک نسبت فشار مشخص، اثر جت تزریق شده از نازل امتداد یافته بر کاهش پسای دماغه در مقایسه با تزریق مستقیم جت از دماغه، بیشتر است. این اثر در تمامی نسبت فشارها (0 تا 4) قابل مشاهده است. از سویی دیگر، افزایش محدود نسبت فشار در یک طول ثابت از نازل امتدادیافته، منجر به کاهش بیشتر پسای کل شده است. هرچند، در نسبت فشارهای بالاتر، افزایش خطی پسران جت باعث شده است تا پسای کل وارد بر دماغه افزایش یابد. همچنین، نتایج نشان می دهد که افزایش طول نازل در یک نسبت فشار ثابت، منجر به افزایش عمق نفوذ جت و کاهش بیش از پیش پسای کل می شود.
    کلیدواژگان: جت مخالف، جریان مافوق صوت آشفته، شبیه سازی عددی، کاهش پسا، نازل امتداد یافته
  • عالیه عباسی یزدی، محمود نوروزی * صفحات 271-281
    در این مقاله، ناپایداری سافمن-تیلور درجا به جایی مخلوط نشدنی ویسکوالاستیک-نیوتنی در یک سلول هل-شاو، برای اولین بار به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. در شبیه سازی عددی از روش حجم سیال (VOF) برای پیش بینی تغییر شکل دو فاز استفاده شده است. سیال ویسکولاستیک با ویسکوزیته ی کمتر به عنوان فاز جا به جا کننده و سیال نیوتنی با ویسکوزیته ی بیش تر به عنوان فاز جا به جا شونده در نظر گرفته شده و معادله ساختاری فوق همرفتی ماکسول برای شبیه سازی سیال ویسکوالاستیک به کار رفته است. در این تحقیق اثر پارامتر های بی بعد شامل، نسبت تحرک، عدد الاستیسیته و عدد مویینگی در ناپایداری سافمن-تیلور مطالعه شده و در این راستا از کانتور-های فاز و نمودار بازده جاروبی استفاده شده است. نتایج نشان می دهد، افزایش عدد مویینگی و عدد الاستیسیته و همچنین کاهش نسبت تحرک باعث پایدار تر شدن جریان می شود. همچنین می توان یافت، تغییرات پارامتر های مورد نظر اثری چشم گیر روی کانتور های فاز و مکانیزم های موجود در پدیده ی انگشتی لزج دارد. نتایج این تحقیق می-تواند در فرایند ازدیاد برداشت نفت، برای استفاده در روش های تزریق مایعات پلیمری بسیار موثر باشد. به عنوان یک نتیجه اصلی در این پژوهش مشاهده می شود، خاصیت الاستیک در سیال ویسکوالاستیک جا به جا کننده، در حضور نیرو های مویینگی اثری پایدار کننده روی جریان ناپایداری سافمن-تیلور دارد.
    کلیدواژگان: ناپایداری سافمن، تیلور، جا به جایی مخلوط نشدنی، سیال ویسکو الاستیک، انگشتی لزج، مدل فوق همرفتی ماکسول
  • سپهر راسخ، سعید کریمیان علی ابادی *، محمد حسینی دوست صفحات 282-290
    در این پژوهش، مدل های نیمه تحلیلی و عددی موجود که به منظور بررسی اثرات واماندگی دینامیکی مورد استفاده قرار می گیرند با هم مقایسه شده اند، و نقاط قوت و ضعف هر کدام بیان می گردد. مقایسه نتایج شبیه سازی، با استفاده از داده های ازمایشگاهی انجام شده است. روش های نیمه تحلیلی مورد بررسی، روش لیشمن-بدووس، روش اسنل و روش اونرا می باشند و برای شبیه سازی عددی از روش حجم محدود در محیط نرم افزار فلوئنت استفاده شده است. ضریب برا با استفاده از همه روش های یاد شده برای حالت های مختلف به دست اورده شده است و برای به دست اوردن ضریب پسا در حالت دینامیکی از روش های عددی و لیشمن-بدووس استفاده می شود. پارامتر هایی که برای مقایسه مدل های مختلف مورد استفاده قرار گرفته اند، میزان بیشینه ضریب نیروی برا و زاویه حمله رخداد ان، میزان خطا در فاز افزایش زاویه حمله و میزان خطا در فاز کاهش زاویه حمله می باشند. نتایج نشان می دهند که از بین روش های نیمه تحلیلی، روش لیشمن-بدووس دقت بیشتری در پیش بینی ضریب برا دارد، و روش عددی اگرچه می تواند جزئیات بیشتری از جریان را نسبت به روش های نیمه تحلیلی مورد بررسی قرار دهد، اما این روش به خصوص در فاز کاهش زاویه حمله خطا دارد. نتایج شبیه سازی ضریب پسا نشان می دهد که روش عددی دقت بیشتری در پیش بینی این ضریب نسبت به روش لیشمن-بدووس دارد. نتایج به دست امده می تواند محققان را در انتخاب مدل مناسب واماندگی دینامیکی برای بررسی ایرودینامیکی توربین های بادی یاری کند.
    کلیدواژگان: واماندگی دینامیکی، ایرفویل توربین بادی، مدل های نیمه تحلیلی، روش عددی
  • ایرج فرهادی، فرزاد ویسی *، مسعود میرزاعسگری صفحات 291-301
    پیش گرمکن بازیاب دوار هوا یکی از تجهیزات اصلی جهت بازیابی انرژی در نیروگاه های بخار می‏باشد. در تحقیق حاضر به مطالعه پیش‏گرمکن هوا (ژانگستروم) در نیروگاه بیستون کرمانشاه با هدف بهینه سازی عملکرد حرارتی آن پرداخته شده است. بدین منظور به کمک دینامیک سیالات محاسباتی، شبیه‏سازی سه بعدی پیش‏گرمکن دوار هوا برای حل معادلات پیوستگی، اندازه حرکت و انرژی در محیط متخلخل و در مختصات مرجع متحرک انجام شده است. نتایج به دست آمده در تحقیق حاضر با داده‏های واقعی نیروگاه تطابق قابل قبولی دارد. در این تحقیق تاثیر سرعت چرخشی بر کارایی پیش گرمکن هوا در بارها و دبی های جرمی مختلف برای حالت‏های بدون نشتی و با نشتی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاکی از آن است که تغییر سرعت چرخشی برکارایی ژانگستروم، در محدوده ی 5/0 تا 4 دور بر دقیقه موثر بوده و افزایش بیشتر سرعت، تاثیر محسوسی بر کارایی نخواهد داشت. همچنین مطالعه حاضر نشان داد مقدار نشتی تاثیر قابل ملاحظه ای در کاهش کارایی مبدل در تمام بارها و سرعت های چرخشی دارد. در ادامه به بررسی اثر جنس صفحات ماتریس بر انتقال حرارت در ژانگستروم پرداخته شده است. نتایج نشان داد بهترین عملکرد حرارتی در هر دو حالت بدون نشتی و با نشتی را فولاد ضد زنگ با کمترین نفوذ حرارتی و پائین ترین بازده حرارتی را مس با بیشترین نفوذ حرارتی به خود اختصاص داده است.
    کلیدواژگان: پیش گرمکن بازیاب دوار هوا، ژانگستروم، شبیه سازی حرارتی، عملکرد حرارتی، سرعت چرخشی بهینه
  • مهدی رمضانی زاده *، یونس پولادرنگ صفحات 302-310
    عوامل متعددی از جمله شکل مقطع جت، نسبت دمش، نسبت چگالی، شدت آشفتگی جریان آزاد و... بر اثربخشی خنک کاری لایه ای موثر هستند. در بین این عوامل، اثربخشی خنک کاری لایه ای شدیدا تحت تاثیر شکل مقطع روزنه جت می باشد. این هندسه باید به گونه ای طراحی شود که اندازه حرکت جت در راستای عمودی حداقل گردد و پوشش-دهی بهتری صورت پذیرد. در این تحقیق، عملکرد خنک کاری لایه ای هندسه جدید جت های مرکب پیوسته(گوشواره ای) به صورت تجربی با استفاده از روش دمانگاری مادون-قرمز بررسی شده است. آزمایش های انتقال حرارت حالت پایا در عدد رینولدز جت 10000 روی صفحه ی آزمون انجام شده است. زاویه محوری تزریق جت ها نسبت به سطح 30 درجه در نظر گرفته شده است. اندازه گیری ها در سرعت جریان اصلی 27 متر بر ثانیه و در چهار نسبت دمش 0.7 ،0.5 ،0.4و0.8 انجام شده است. نتایج حاصل نشان می دهد که هندسه جت گوشواره ای، منجر به افزایش اثربخشی خنک کاری لایه ای در مقایسه با هندسه جت استوانه ای ساده می شود. نسبت دمش بهینه، 0.8 است و در نسبت دمش 0.4، کم ترین اثربخشی روی سطح حاصل می شود. ساختار جریان حاصل از طرح مذکور، اختلاط بین جریان اصلی و جت های خنک کننده را به طور قابل توجهی کاهش می دهد. بنابراین، اثربخشی خنک کاری لایه ای بهبود می یابد و توزیع جانبی یکنواخت تری از لایه سیال خنک کننده روی سطح ایجاد می شود.
    کلیدواژگان: اثربخشی خنک کاری لایه ای، هندسه جدید جت، جت های مرکب پیوسته (گوشواره ای)، آزمایش تجربی، دمانگاری مادون قرمز
  • یک چارچوب جدید طراحی بهینه چند موضوعی مقاوم در طراحی مفهومی یک وسیله زیر سطحی خود گردان
    محسن بیدکی، مهدی مرتضوی *، مهدی سبزه پرور صفحات 311-322
    در فرآیند طراحی یک وسیله زیر سطحی به مدل سازی ریاضی زیر سیستم ها/موضوعات درگیر مانند هدایت وکنترل، محموله، هیدرودینامیک، پیشرانش، سازه، طراحی مسیر و عملکرد و روابط متقابل آنها نیاز است. در فازهای ابتدایی طراحی این وسیله همواره متغیرهای طراحی و پارامترهای سیستم با درجه بالایی از عدم قطعیت روبرو هستند. این عدم قطعیت ها باعث چالش در فرآیند طراحی شده و عملکرد وسیله را تحت تاثیر مستقیم قرار می دهند. روش های طراحی بهینه چند موضوعی رهیافتی جهت طراحی بهینه و امکانپذیر و روش های طراحی مقاوم رویکردی جهت طراحی غیر حساس نسبت به تغییرات متغییرهای طراحی هستند. ترکیب روش های طراحی بهینه چند موضوعی و روش های طراحی مقاوم با یکدیگر برای طراحی یک سیستم پیچیده از منظر بهینگی، امکانپذیری و مقاوم اهمیت ویژه ای دارد. در این مقاله یک روش بهینه سازی چند موضوعی مقاوم جهت طراحی مفهومی یک وسیله زیر سطحی خودگردان با در نظر گرفتن تاکتیک و سیستم به صورت همزمان تحت عدم قطعیت های طراحی توسعه یافته است. برای این منظور روش امکانپذیر چند موضوعی غیر قطعی به عنوان چارچوب بهینه سازی چند موضوعی تحت عدم قطعیت معرفی می گردد. همچنین دو روش تکاملی مبتنی بر پارتو به عنوان دو روش بهینه سازی چند هدفه مورد استفاده قرار گرفته و نتایج دو روش مقایسه می گردد. نتایج این تحقیق نشان می دهد، چارچوب جدید طراحی چند موضوعی بهینه مقاوم معرفی شده می تواند با دقت مناسب یک مجموعه طراحی مقاوم را برای یک وسیله زیر سطحی با زیر سیستم های غیرقطعی و کوپله را ارائه دهد.
    کلیدواژگان: طراحی بهینه چند موضوعی مقاوم، وسیله زیر سطحی خودگردان، امکانپذیری چند موضوعی غیر قطعی، طراحی همزمان سیستم و تاکتیک
  • محمدحسن اوجاری، حمید جان نثاری *، عباس روحانی بسطامی، پویان هاشمی طاری صفحات 323-331
    راهکارهای مختلفی برای حل مشکل همزمانی پیک بار برودتی و ساعات اوج مصرف انرژی الکتریکی ارائه گردیده است. یکی از این راهکارها ذخیره سازی بار سرمایشی به صورت یخ در زمان کم باری می باشد. از انواع پرکاربرد سامانه های ذخیره سازی، می توان به سیستم ذخیره ساز یخ روی کویل اشاره کرد. اما نرخ انتقال حرارت پایین در این سامانه به عنوان یک چالش مطرح می باشد. با توجه به ضریب انتقال حرارت پایین یخ، با شروع شکل گیری یخ از انتقال حرارت بین مبرد درون کویل و مخزن کاسته می شود. لذا یک ایده در مورد افزایش نرخ انتقال حرارت این است که شروع انجماد مدتی به تاخیر انداخته شود تا همچنان سازوکارهای انتقال حرارت جابجایی طبیعی در مجاورت کویل حفظ شود. در پژوهش پیش رو به منظور بررسی این ایده از ارتعاشات مکانیکی برای به تاخیر انداختن شروع انجماد در سامانه ذخیره ساز یخ روی کویل، بهره گرفته شده است. با انجام آزمایش هایی اثر فاصله عرضی و طولی قرارگیری ویبراتور بر مقدار تولید یخ، در داخل مخزن ذخیره ساز سرما بررسی شد. نتایج نشان داد قرار دادن ویبراتور در وسط کویل نسبت به دو سر آن، منجر به افزایش بیشتری در مقدار یخ تشکیل شده می گردد. مشخص شد اعمال ارتعاشات مکانیکی باعث به تاخیر افتادن انجماد و دمای زیر سرد پایین تر می شود. همچنین نشان داده شد میزان یخ تشکیل شده تابعی از دمای زیرسرد و زمان تاخیر انجماد می باشد. در انتها، مقدار مصرف انرژی ویبراتور و کاهش مصرف انرژی در زمان بیش باری محاسبه گردید.
    کلیدواژگان: انجماد آب، ارتعاشات مکانیکی، سیستم ذخیره ساز یخ
  • سید عباس ارحام نمازی، نصر الله بنی مصطفی عرب *، امیر رفاهی اسکویی، فرانچسکو آیمریک صفحات 332-338
    امروزه استفاده از مواد کامپوزیتی پایه پلیمری در صنایع مختلف به دلیل خواص مکانیکی خوب، سبکی و عایق بودن نسبت به حرارت و صوت و مقاومت به خوردگی با استقبال روزافزونی مواجه شده است. طی دو دهه اخیر، کامپوزیت های پایه پلیمری تقویت شده با الیاف کربن دارای ساختار لایه ای کاربرد فراوانی در صنایع هوافضا و اتومبیل یافته اند. این مواد ممکن است در زمان تولید یا سرویس، تحت ضربه قرار گرفته و ناحیه عیب کوچکی در آن ها به وجود آید. این عیب کوچک می تواند باعث کاهش خواص مکانیکی سازه شده و منجر به شکست آن گردد. از این رو لزوم بهره گیری از روشی جهت تشخیص عیوب در این مواد احساس می شود. در این مقاله، نمونه کامپوزیتی پایه پلیمری از الیاف کربن در رزین پلی استر ساخته شد و تحت آزمون ضربه قرار گرفت. به منظور در نظر گرفتن تکرارپذیری در فرایند عیب یابی، نمونه تحت 4 آزمون متفاوت ضربه قرار گرفت و نواحی عیب با استفاده از روش های آزمون رادیوگرافی با مایع نافذ و آزمون فراصوتی بازتابی به روش غوطه وری روبش C، مورد ارزیابی قرار گرفت. تصویر حاصل از روش رادیوگرافی با استفاده از دستگاه اسکنر دیجیتال، اسکن شد و همچنین تصویر حاصل از آزمون فراصوتی روبش C، با در نظر گرفتن مقدار رزولوشن در آزمون، کالیبره گردید. مساحت نواحی عیب با استفاده از نرم افزار ایمیج جی بدست آمد. بررسی نتایج حاصل حاکی از توانایی دو روش مذکور در تشخیص و اندازه گیری نواحی عیب در نمونه کامپوزیتی می باشد و روش روبش C ناحیه عیب را با دقت بیش تری می یابد.
    کلیدواژگان: کامپوریت تقویت شده با الیاف کربن، آزمون غیرمخرب، رادیوگرافی، آزمون فراصوتی روبش C
  • پریسا مجاور، شهرام خلیل آریا، عطا چیت ساز خویی * صفحات 339-350
    در تحقیق حاضر، یک سیستم ترکیبی جدید، متشکل از گازساز زیست توده، لوله های حرارتی دما بالای سدیم و پیل سوختی اکسید جامد معرفی شده است. سیستم ترکیبی حاصل، به علت بازده و توان بالا به منظور تولید همزمان توان الکتریکی و حرارت مورد توجه قرار گرفته است. از ثابت های تعادل و قانون بقای جرم و انرژی برای مدل سازی سیستم استفاده شده و مدل سازی و تجزیه و تحلیل سیستم در نرم افزار EES انجام گرفته است. پس از حصول اطمینان از صحت مدل سازی انجام گرفته در تطابق با نتایج تجربی، اثر STBR گازساز، چگالی جریان، ضریب مصرف سوخت و دمای خروجی پیل سوختی به عنوان پارامترهای متغیر بر روی توان تولیدی و بازده کلی سیستم توسط روش رویه پاسخ بررسی گردید. نتایج تحلیل واریانس نشان داد که پارامترهای ضریب مصرف سوخت (با میزان تاثیرگذاری 53%) و چگالی جریان (با میزان تاثیرگذاری 33%) به ترتیب موثرترین پارامتر بر روی توان خروجی سیستم و بازده انرژی کلی می باشند. با افزایش دما، توان سیستم ترکیبی افزایش می یابد در حالیکه با افزایش ضریب مصرف سوخت، توان خروجی از سیستم رفتار افزایشی و سپس کاهشی دارد. همچنین افزایش دما و STBR سبب افزایش بازده کلی سیستم و افزایش چگالی جریان و ضریب مصرف سوخت موجب کاهش آن می شود. نتایج حاصله نشان داد که در بهینه ترین حالات با تنظیم صحیح پارامترهای موثر، توان خروجی سیستم و بازده کلی را می توان به ترتیب تا مقادیر 300 kW و 90% افزایش داد.
    کلیدواژگان: پیل سوختی اکسید جامد، گازساز، زیست توده، لوله حرارتی، روش رویه پاسخ
  • حجت الله بادنوا * صفحات 351-360
    در این مقاله با ترکیب مدل رفتار پلاستیک و روش میدان فاز مدلی جهت شبیه سازی شکست مواد شکل پذیر پیشنهاد شده است. مدل پلاستیسیته دراکر-پراگر که هم برای فلزات و هم برای پلیمرها، فوم ها، خاک، بتن و دیگر مواد وابسته به فشار قابل استفاده است، با روش میدان فاز ترکیب شده است. به عبارت دیگر مدل توانایی در نظر گرفتن اثرات فشار در فرآیند تسلیم و شکست مواد شکل پذیر را دارد. چگونگی استخراج معادلات حاکم از کمینه سازی انرژی کل، پیاده سازی اجزای محدود مدل، گسسته سازی و دیگر جزئیات حل تشریح شده است. الگوریتم های انتگرال گیری ارائه شده و چگونگی ترکیب رفتار ماده با متغیر میدان فاز جهت در نظر گرفتن اثرات ترک شرح داده شده است. جهت کنترل فرآیند شکست، متغیری جهت کنترل نیروی محرکه میدان فاز، معرفی شده است. در انتها با کمک شبیه سازی عددی، چگونگی تقریب ترک به روش میدان فاز بررسی شده و محدوده ثابت طول برای تقریب دقیق ترک به دست آمده است. نمونه هایی با هندسه و بارگذاری مختلفی انتخاب شده که صحت و دقت مدل و الگوریتم انتگرال گیری پیشنهادی با مقایسه با مقایسه آن ها با اطلاعات تجربی موجود تایید شده است. در نهایت توانایی مدل در پیش بینی مسیر ترک در مدهای مختلف شکست با استفاده از نمونه آرکان نشان داده شده است.
    کلیدواژگان: شکست نرم، روش ميدان فاز، اجزاي محدود، دراکر، پراگر، الگوريتم انتگرال گيري
  • کاوه رحمانی، غلامحسین مجذوبی * صفحات 361-368
    در این مطالعه روش متالورژی پودر بر پایه تراکم شبه استاتیکی برای تولید نانوکامپوزیت Mg-SiC به کار گرفته شده است. جهت ساخت نمونه های نانوکامپوزیتی از درصد حجمی مختلفی از نانو SiC به عنوان فاز تقویت کننده و پودر منیزیم با سایز میکرون به عنوان زمینه، استفاده شده است. سپس، مخلوط پودر برای هر درصد SiC به صورت مکانیکی اسیاب شده است. پودر مخلوط در یک قالب ریخته می شود و با استفاده از دستگاه Instron در دماهای مختلف متراکم می گردد. MoS2 به عنوان روانکار برای کاهش اصطکاک بین نمونه ساخته شده و قالب استفاده شده است. افزایش دما منجر به بهبود تف جوشی موردنیاز شده که باعث تولید نمونه های ساخته شده با کیفیت بالا می شود. چگالی، سختی و استحکام فشاری در نرخ کرنش های بالا و پایین برای نمونه های فشرده در درصددهای مختلف SiC و دماهای 25، 250 و 450 درجه سانتی گراد مقایسه گردید. مشخص شد که با افزایش درصد نانو ذره، چگالی نسبی نمونه های فشرده کاهش می یابد، درحالی که میکرو سختی و استحکام نمونه ها روند افزایشی را نشان می دهد. علاوه براین، دمای بالا منجر به افزایش تراکم و کاهش سختی می شود. همچنین، نتایج حاصل از آزمایش فشار دینامیکی و استاتیکی نشان داد که نمونه های نانو کامپوزیت تولید شده در نرخ کرنش های بالا خواص بهتری از خود نشان می دهند. به گونه ای که استحکام دینامیکی 55 درصد بیشتر از استحکام شبه استاتیکی می باشد.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت منیزیم، تراکم شبه استاتیکی، خواص مکانیکی، میله هاپکینسون فشاری
  • محاسبه ضرایب شدت تنش و تنش T برای ورق های ترک دار ترمیم شده با وصله های کامپوزیتی و فلزی یک طرفه و دو طرفه
    احسان براتی *، علیرضا سلمانیان مبارکه، قاسم صادقی صفحات 369-379
    به دلیل ویژگی های ممتاز مواد مرکب مانند سبکی، استحکام بالا و قابلیت شکل پذیری خیلی خوب، استفاده از وصله های کامپوزیتی در ترمیم ورق های ترک خورده و دارای شکاف، روشی کارآمد را فراهم می کند. در این مقاله عملکرد وصله های متفاوت مشتمل بر وصله های کامپوزیتی و فلزی با محاسبه ضرایب شدت تنش و تنش T با استفاده از روش المان محدود سه بعدی مورد بررسی قرار گرفته است. ارزیابی نقش خمش خارج از صفحه در عملکرد ترمیم با وصله های یک طرفه از اهداف مهم دیگر انجام این مطالعه بود. نتایج نشان داده است که هرچه وصله کامپوزیتی مستحکم تر باشد، کاهش ضرایب شدت تنش بیش تر خواهد بود. در نمونه های مورد بررسی وصله بورن/اپوکسی عملکرد بسیار بهتری نسبت به وصله شیشه/اپوکسی دارد. به علاوه، الحاق وصله های یک طرفه و دوطرفه، تغییر مقادیر تنش T را به همراه داشته که این تغییر برای زاویه ترک 0 درجه، بیش ترین و برای زاویه ترک 45 درجه کم ترین است. افزایش ضخامت چسب نیز منجر به افزایش ضریب شدت تنش در ورق ترمیم شده می شود. در نهایت مشخص شد، خمش خارج از صفحه نقش بسیار مهمی در عملکرد ترمیم با وصله های کامپوزیتی یک طرفه دارد.
    کلیدواژگان: وصله کامپوزیتی، ضریب شدت تنش، مود ترکیبی، خمش خارج از صفحه
  • بهینه سازی طرح بندی کلمپ فیکسچر ورق با انحراف اولیه بر اساس الگوریتم مورچگان
    میلاد خدابنده، مریم قصاب زاده سریزدی *، عبدالرضا اوحدی صفحات 380-388
    فیکسچر ها نقش قابل ملاحظه ای را در مهار ورق های فلزی در مرحله مونتاژ ایفا می کنند. انعطاف بالای ورق های فلزی و تعامل آن ها با فیکسچر، بعلاوه وجود انحراف اولیه در ورق های پرسکاری شده سبب ایجاد انحراف در محصول نهایی می شوند. طرح بندی بهینه نقاط کلمپ در فیکسچر تاثیر قابل ملاحظه ای بر کاهش این انحراف و افزایش کیفیت محصول نهایی دارد. از طرف دیگر تعداد کلمپ های بکار رفته در فیکسچر بشدت در هزینه ی ساخت و نگهداری فیکسچر تاثیر گذار است، افزایش بیش از حد تعداد کلمپ ها موجب افزایش هزینه ی ساخت و کاهش آن باعث افزایش انحراف در محصول نهایی می شود. بنابراین تعداد کلمپ ها باید در طراحی بهینه ی فیکسچر مورد توجه قرار بگیرد. دستیابی به طرح بهینه برای فیکسچرها به دلیل دشواری در پیش بینی رفتار ورق و محدودیت محاسباتی امری چالش برانگیز است. در این مقاله ارتباط میان انحراف اولیه ی ورق با انحراف مجموعه ی پس از مونتاژ بررسی می شود و با ترکیب الگوریتم مورچگان و روش المان محدود به ارائه روشی پرداخته می شود که قابلیت بهینه سازی موقعیت نقاط کلمپ، با هدف کاهش انحراف مجموعهی پس از مونتاژ و در عین حال کمینه کردن تعداد نقاط کلمپ را دارا می باشد. روش ارائه شده برای یک ورق مربعی همراه با انحراف اولیه بکار برده می شود و بر اساس تابع هزینه تعریف شده، تعداد و موقعیت بهینه کلمپها تعیین می گردد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که کاهش میزان انحراف ورق در فیکسچر منجر به کاهش انحراف مجموعه ی پس از مونتاژ می شود.
    کلیدواژگان: طرح بندی فیکسچر، بهینه سازی، الگوریتم مورچگان، ورق فلزی، انحراف
  • مدل سازی سندرم قلب ورزشکار در اثر افزایش فشار خون ناشی از ورزش های سنگین
    سعید تربتی، علیرضا دانش مهر * صفحات 389-394
    فعالیت های ورزشی سنگین و مداوم می توانند سبب افزایش فشار و حجم خون وارد شده به بطن ها و در نتیجه افزایش میزان بارگذاری ناشی از فشارخون به قلب انسان شوند. افزایش فشار و حجم خون بطن ها می تواند منجر به افزایش ضخامت دیواره و حجم آن ها شود. در این پژوهش شبیه سازی ماکروسکوپیک سندروم قلب ورزشکار در اثر افزایش فشار خون با دیدگاه مکانیک محیط های پیوسته بر اساس روش های المان محدود انجام شد. سعی کردیم با استفاده از هندسه و بارگذاری دقیق تر و اصلاح روابط پیشین، نتایج را بهبود بخشیم. مشاهده کردیم اولا، افزایش ضخامت قلب که در پاسخ به افزایش فشار وارد بر دیواره به وجود آمده بود، به دلیل بیشتر بودن فشار داخل بطن چپ از این بطن آغاز شد و ثانیا، این افزایش ضخامت در ابتدا از نواحی پایین بطن چپ و غیر مجاور با بطن راست شروع و سبب جلوگیری از افزایش تنش وارده به آن قسمت گردید. در واقع در نواحی از جداره قلب که ضخیم شدگی بیشتر بود، در مقایسه با نواحی با ضخیم شدگی کمتر، تنش کمتری ایجاد شد. با گذشت زمان و افزایش سیکل های بارگذاری با فشار بالا ضخامت دیواره رفته رفته افزایش یافت تا ضریب رشد با مقدار بیشینه آن برابر شود. در انتها نشان دادیم که در صورت افزایش ضریب رشد و هایپرتروفی، پس از باربرداری مقداری تنش پسماند در قلب ایجاد می شود.
    کلیدواژگان: سندرم قلب ورزشکار، رشد محدود، مکانیک محیط های پیوسته، سلول های بنیادی
  • مقایسه عملکرد چند نمونه پرتابه تفنگ بادی به همراه اصلاح شکل دماغه
    سید عرفان سلیمی پور، علیرضا تیمورتاش *، مجتبی ماموریان صفحات 395-405
    یکی از مسائل مهم در تیراندازی با تفنگ های بادی، انتخاب پرتابه مناسب برای فواصل مختلف هدف می باشد. در این مقاله به شبیه سازی عددی و مقایسه عملکرد چهار نمونه مختلف از پرتابه های تفنگ بادی پرداخته شده که حرکت این پرتابه ها به صورت 4 درجه آزادی، شامل سه حرکت انتقالی و یک حرکت چرخشی در کد تدوین شده منظور شده است. پرتابه های مورد بررسی دارای سه اندازه کالیبر 4.5، 5.5 و 6.35 میلی متر و چهار نوع مختلف با نام های سرتخت، نوک تیز، گنبدی و کروی هستند. به منظور تحلیل عددی این مساله، پس از مدل سازی هندسی پرتابه ها، معادلات ناویر- استوکس سه بعدی تحت شرایط ناپایای تراکم پذیر آشفته به همراه معادلات دینامیکی حرکت پرتابه به صورت کوپل و در یک شبکه محاسباتی متحرک حل شده اند. شبیه سازی عددی، بر پایه طرح «رو» با دقت مرتبه دو مکانی و به لحاظ اهمیت زمان با مرتبه دو زمانی به شیوه حجم محدود می باشد. برای اعتبارسنجی برنامه کامپیوتری، پاسخ های حاصل با نتایج تجربی معتبر مقایسه شده اند. مقایسه نتایج حاصل از بررسی عملکرد پرتابه ها شامل مسیر حرکت، تغییرات سرعت و افت ارتفاع نشان می دهند که پرتابه گنبدی، بهترین عملکرد را تقریبا در تمامی فواصل هدف داشته و پرتابه سرتخت در فواصل کم، عملکرد بسیار خوب و در فواصل زیاد عملکرد بسیار ضعیفی در مقایسه با سایر نمونه ها دارد. درادامه، اثر شکل دماغه بر عملکرد پرتابه های نوک تیز و گنبدی بررسی و شکل های بهینه به دست آمده اند.
    کلیدواژگان: پرتابه تفنگ بادی، مقایسه عملکرد، اصلاح شکل دماغه، شبیه سازی عددی سه بعدی، حل ناپایا
  • کنترل تطبیقی غیرخطی ربات راه رونده دوپای 6 درجه آزادی
    احسان خواجه وندی راد، میثم وهابی * صفحات 406-416
    در این مقاله کنترل تطبیقی غیرخطی ربات راه رونده دوپای 6 درجه آزادی با 7 رابط مورد بررسی قرار می گیرد. ربات مورد مطالعه به سه قسمت پای ثابت، پای متحرک و پاندول بالاتنه تقسیم شده و کلیه مفصل ها دورانی در نظر گرفته می شوند. عموما جهت محاسبات، ربات ها بصورت کامل در نظر گرفته می شوند که محاسبات آنها پیچیدگی زیادی دارند. همچنین در محاسبات تعادل، نقطه گشتاور صفر یا در کف پای تکیه گاه ثابت در نظر گرفته می شود یا در محدوده کف پا، متحرک است. در ربات مورد مطالعه، با توجه به تقدم حرکت اعضاء، ابتدا محاسبات بر روی پای متحرک انجام می شود و سپس تاثیر آن بر روی پای ثابت بررسی شده و جهت تعادل ربات از پاندول بالاتنه استفاده می شود. در بررسی تعادل، نقطه گشتاور صفر در شبیه سازی در نرم افزار متلب به صورت ثابت در نظر گرفته شده درحالیکه در شبیه سازی به کمک نرم افزار آدامز، نقطه گشتاور صفر در طول کف پای تکیه گاه حرکت می کند. کلیه نمودارها در نرم افزارهای آدامز و متلب بر یکدیگر منطبق شدند. در تحقیق حاضر، سینماتیک معکوس بروش مثلثاتی و دینامیک معکوس به روش الگوریتم تکراری نیوتن اویلر محاسبه گردیده است. کلیه محاسبات در نرم افزارهای متلب و آدامز شبیه سازی و صحه گذاری شده و با نوشتن روابط تعادل، زاویه پاندول بالاتنه در هر لحظه بدست می آید. بدلیل امکان وجود عوامل ناشناخته طی فرایند ساخت ربات و عدم قطعیت در پارامترهایی نظیر طول، جرم و غیره، کنترل تطبیقی گشتاور محاسبه شده بر روی اجزای ربات اجرا شده و حداکثر گشتاور مورد نیاز برای کنترل کلیه مفصل ها بدست می آید.
    کلیدواژگان: ربات راه رونده دوپا، سینماتیک، دینامیک، کنترل تطبیقی گشتاور محاسبه شده
  • مطالعه شبکه در روش شبکه بولتزمن-حجم محدود در شبیه سازی جریان آرام تراکم پذیر لزج
    حامد جلالی، رامین کمالی مقدم * صفحات 417-428
    نرم افزاری به روش شبکه بولتزمن بر مبنای حجم محدود (FVLBM) برای شبیه سازی جریان تراکم پذیر لزج و آرام دوبعدی در شبکه منحنی الخط باسازمان توسعه داده شده است. در مقاله حاضر، صحت سنجی نرم افزار توسعه یافته و ارزیابی دقت و چهار مدل شبکه جدید دو بعدی D2Q9L2، D2Q13L2، D2Q17L2 و D1Q21L2 به ازای افزایش سرعت های گسسته (فازی) شبکه در شبیه سازی جریان تراکم پذیر مورد مطالعه قرار گرفته و شبکه بهینه معین گردیده است. جهت شبیه سازی جریان تراکم پذیر در روش شبکه بولتزمن، از روش جدید تابع دایروی بجای بسط یا تصحیح تابع ماکسول به منظور محاسبه توابع توزیع تعادلی استفاده و روش حجم محدود به همراه روش MUSCL مرتبه-3 در گسسته سازی عبارت جابجایی برای بهتر شکار کردن ناپیوستگی های جریان بکار گرفته شده است. جهت بررسی عملکرد روش و مطالعه پارامتری ارائه شده، جریان تراکم پذیر لزج و آرام پیرامون ایرفویل NACA0012 در دستگاه منحنی الخط باسازمان در زوایای حمله صفر و 10 درجه شبیه سازی شده است. مسائل شبیه سازی شده در رژیم جریان پیوسته با نتابج عددی معتبر حل معادلات ناویر-استوکس مقایسه شده است. با وجود اینکه نتایج عددی در مقایسه با حل عددی متناظر از دقت بسیار مناسبی برخوردار است، محدودیتهای روش حل حاضر و ارزیابی نتایج حاصل از شبکه های مختلف مورد تحلیل قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: روش شبکه بولتزمن، حجم محدود، مطالعه شبکه، جریان تراکم پذیر لزج آرام، شبکه منحنی الخط
  • بررسی عددی جذب انرژی از امواج نامنظم غیر خطی توسط استوانه بریستول
    مهران سعادتی نسب، مرتضی عنبرسوز *، محمد پسندیده فرد صفحات 429-439
    در این پژوهش رفتار استوانه جاذب انرژی امواج به عنوان یکی از سامانه های جذب انرژی تجدیدپذیر در برابر امواج نامنظم غیر خطی به صورت عددی و با استفاده از حل کامل معادلات ناویر-استوکس شبیه سازی شده است. برای این منظور از روش حجم کنترل و ترکیب آن با روش حوزه حل مجازی برای شبیه سازی و ردیابی جسم جامد در محیط سیال و از روش گام زمانی جزئی دو مرحله ای برای جداسازی معادلات پیوستگی و مومنتوم استفاده شده است. نتایج این پژوهش نشان می دهد که با وجود جذب انرژی توسط استوانه بریستول در دو راستای عمودی و افقی، راندمان جذب انرژی توسط این استوانه در امواج نامنظم غیر خطی حدود 8 درصد می باشد. با توجه به بررسی صورت گرفته بر روی ثابت فنر و ضریب میرایی در سیستم جذب انرژی این استوانه مشخص شد که کاهش راندمان جذب انرژی در این سامانه ها به علت محدود بودن فرکانس طبیعی این سیستم به یک فرکانس مشخص می باشد. همچنین نتایج نشان می دهد که در امواج با تیزی و عمق زیاد، راندمان حداکثر جذب انرژی در ثابت فنر بیشتر و ضریب میرایی کمتر و در امواج با عمق و تیزی متوسط، راندمان حداکثر در ثابت فنر کمتر و ضریب میرایی بیشتر رخ خواهد داد. بنابراین جهت جذب انرژی حداکثر از امواج نامنظم غیر خطی، علاوه بر تعیین دقیق این ضرایب بر اساس دوره تناوب و ارتفاع موج برخوردی با استوانه، استفاده از سامانه های جذب انرژی با چند فرکانس طبیعی و یا استفاده همزمان از چند استوانه با فرکانس های طبیعی مختلف پیشنهاد شده است.
    کلیدواژگان: استوانه بریستول، امواج نامنظم غیر خطی، جاذب انرژی امواج، حوزه حل مجازی، راندمان جذب انرژی
  • محاسبه عددی صدای حاصل از جریان باد حول سیلندر و تصحیح شدت صوت با افزایش طول
    آرزو نجفیان، حمید پرهیزکار *، سجاد قاسملو، عباس طربی صفحات 440-450
    در تحقیق حاضر، از توانایی حل عددی نرم افزار انسیس فلوئنت استفاده شده است تا صدای تولید شده توسط جریان سرعت بالا بر روی یک استوانه با استفاده از قیاس آکوستیکی لایت هیل محاسبه شود. محاسبات بر روی یک استوانه (بخشی از ارابه فرود هواپیما) در سرعت 70 متر بر ثانیه (سرعت نشست و برخواست هواپیماهای مسافربری) انجام شده است. در روش حاضر، ابتدا مسئله همانند یک حل عددی معمولی به صورت گذرا با زمان انجام می شود. در طی حل، اطلاعات منابع تولید نویز آیرودینامیکی به عنوان ورودی تحلیل های آکوستیکی در فایل هایی ذخیره می شود. سپس با حل معادلات آکوستیکی، میزان صدای تولید شده (با واحد دسیبل) در نقاطی که از پیش به عنوان میکروفون در مختصات دلخواه تعریف شده اند، محاسبه می گردد. هدف از این تحقیق، علاوه بر بررسی توانایی حل عددی فلوئنت در محاسبه صدای حاصل از جریان، استفاده از روشی برای تخمین میزان افزایش صدا با افزایش طول سیلندر می باشد. در اصل با توجه به زمان گیر بودن حل عددی، می توان صدای طول کوچکی از سیلندر را محاسبه کرد و بعد با استفاده از تقریب مهندسی، صدای جریان حول سیلندر با طول های بزرگتر را تخمین زد. پس از انجام محاسبات لازم، نتایج مدل سازی به صورت منحنی های سطح فشار صوت حاصل از آنالوژی آکوستیکی و آنالیز طیفی فوریه، ارائه شده است. نتایج حل نشان می دهد که مدل آشفتگی شبیه سازی گردابه بزرگ مناسب ترین مدل برای شبیه سازی های آکوستیکی می باشد. همچنین فشار صوتی حاصل از روش تخمینی برای بررسی اثر افزایش طول سیلندر، تطابق خوبی با نتایج تجربی دارد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی آیروآکوستیک، مدل فاکس ویلیام هاوکینگز، شبیه سازی گردابه بزرگ، سطح فشار صوت
|
  • Fahimeh S. Tabataba, Rsquo, I-Nasab, Ali Keymasi Khalaji, Seyed Ali Akbar Moosavian * Pages 1-8
    In this paper, a new controller is presented based on robust feedback linearization controller in combination with integral-exponential error dynamics and potential functions for tracking control of an underwater robot in an obstacle-rich environment. Underwater robots are considered as nonlinear, underactuated systems with indefinite, uncertain dynamics. In this research, by assuming a boundary for external disturbances and uncertainties a proposed robust control method has been put to use. Along with the robust feedback linearization algorithm which has been developed based on the dynamics of the nonlinear error defined for the underwater robot, and in order to avoid the obstacles, the control laws are combined with the virtual potential functions. The considered virtual potential functions make a repulsive force between the robot and the obstacles which intersect the desired path and then they bring about a safe move of the robot in obstacle-rich environments. Finally, the performance of the proposed new control algorithm is compared with the results of the implementation of classical sliding mode control laws. The results show the effectiveness of potentially directed proposed controller through obstacle-rich paths which operate far better facing obstacles.
  • Sedigheh Dorani, Mahmood Norouzi * Pages 9-18
    In this paper, thermal-viscous fingering instability of miscible flow displacements in anisotropic porous media is studied .for the first time An exponential dependence of viscosity on temperature and concentration is represented by two parameters β_T and β_C, respectively. The effect of anisotropic properties of permeability tensor, Lewis number and thermal lag coefficient are investigated. Creation and propagation of these fingers are playing an important role in displacement of fluids and especially on oil transformation from discovered oil reservoirs in enhanced oil recovery process. In nonlinear simulation, a spectral method based on the Hartley transforms are used to model the thermal-viscous fingering instability in anisotropic porous media. The results include concentration and temperature contours, sweep efficiency, and mixing length. The results indicated that by increasing the anisotropic permeability ratio, the fingers arrive later to the end of the front, instability decrease and more stable flow is obtained. Also, by increasing the Lewis number, thermal front appears without any fingers. Decreasing the thermal lag coefficient causes to the thermal front stays behind the flow front and increasing the stability of the flow field.
  • Mohammad Javan Bakht, Mohammad Javad Mahmoodabadi * Pages 19-28
    The Moving Least Square (MLS) interpolation method is proposed for approximation of adaptive fuzzy controller parameters for two degrees of freedom suspension system and each one has two inputs, one output with twenty-five linguistic fuzzy IF-THEN rules. Fuzzy systems are designed by using five Gaussian membership functions for each input, product inference engine, singleton fuzzifier and center average defuzzifier. The constructed fuzzy systems is composed with adaptation rules. For this purpose, Lyapunove approach is implemented for stability of the adaptation rules. The Gravity Search Algorithm (GSA) is implemented for achieve the optimum controller parameters. The relative displacement between sprung mass and tire and the body acceleration are two objective functions used in the optimization algorithm. Since, choose the suitable controller coefficients are important and when the parameter of the system change, Optimum coefficients of the controller will also change. In order to solve this obstacle, the MLS predictive model is purposed that is interpolation method based on a radius of the neighborhood, a basis function and a weight function for points of interest. Finally online model is implemented on the two degrees of freedom suspension system and results compared with the offline optimal systems.
  • The effects of boom on oil plume dispersion using smoothed particle hydrodynamics (SPH)
    Mehdi Rostami Hosseinkhani, Pourya Omidvar *, Sara Allahyaribeik, Masoud Torabi Azad Pages 29-37
    Dispersion of oil pollutants is one of the important topics of great concern which should be modeled for a wide range of hydrodynamic systems such as seas and oceans. In this paper, the effects of using booms on the oil plume are simulated using the Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) Method. The open-source SPHysics2D code is developed into two phase by adding the effects of surface tension and an added pressure term to the momentum equation. Several problems of plume dynamics are shown, and the performance of the developed code is evaluated. Firstly, the rising pattern of an oil plume with the density ratio of 0.8 is simulated where the results are compared with the analytical solution. Then, the rising pattern of a plume with density ratio of 0.1 is simulated and the time evolutions of the rising velocity and center of mass are shown. The simulation of the cnoidal wave on beaches is conducted and compared with an available experimental result. Finally, the effects of a boom with different angles on the oil plume dispersion are investigated. It will be shown that the SPH method could be an optimized method for the numerical simulation of the complex problems such as water wave dynamics and two-phase flows.
  • Soheil Nakhodchi *, Mohammad Amin Poormir, Majid Sadeghi Gharibdosti Pages 38-44
    Creation of a compressive residual stress in specimen that are exposed to fatigue induced failure, is considered to be a beneficial solution in order to neutralize all or some parts of the external force. Using components with this residual field stresses in high temperature applications can lead to reduction and termination of residual stress field and the effectiveness of this residual stress fields in high temperature is always questioned. So this paper aimed to simulate and study residual stress field made by multiple laser shot peening which is a novel method to create in depth residual stress. Thermal relaxation of this residual stress field due to working conditions was also investigated by FEM simulation in ABAQUS. Ti-6Al-4V was the employed material and since high strain rates were involved in dynamic loading process of simulation, Johnson-Cook material model was used to count for nonlinear material behavior. Results showed that created residual stress field from this method is much deeper than similar conventional shot peening process and by using multiple laser shot peening on the same spot, it is possible to achieve 640 MPa in one loading cycle, 834 MPa in two cycle loading and 889 MPa in three cycle loading. By applying 600 ℃ on specimen, it was observed that for each of single shot, double shot and triple shot specimens, a surface residual stress relaxation of 28.13%, 41.37% and 43.87% occurred, respectively.
  • Payam Tayebi, Ali Fazli *, Parviz Asadi, Mahdi Soltanpour Pages 45-55
    In this paper, the single point incremental forming (SPIF) of friction stir welded (FSWed) 5083 aluminum alloy sheets are investigated experimentally and numerically. The aluminum sheets with 2mm thickness are friction stir welded with the same FSW parameters. In order to obtain the effect of FSW on the formability of SPIF, the base sheets and FSWed sheets are formed to conical shapes with different forming angles and then the limiting wall angles are determined for each condition. The experimental results indicate that the limiting forming angle of FSWed sheet is not so much different than the base sheet and FSW does not have a negative effect on the sheet metal formability in SPIF. To study the effect of SPIF and FSW in mechanical and microstructural properties of the formed parts, the effects of these process on the grain size and micro-hardness is investigated. Furthermore, the incremental forming is numerically simulated using the ABAQUS software and the sheet thickness distribution, obtained from the simulation, is compared with the experimental results. After verification of the numerical simulation model, the effect of FSW on the thickness distribution and strain distribution in SPIF is studied. The results indicate that in weld region and base metal region, the distributions of thickness and major strain are uniform while the distribution of minor strain is non-uniform.
  • Behzad Avishan *, Rahim Samad Zamini Pages 56-64
    This article investigates the effect of the addition of graphite nanoparticles with average grain sizes of 400nm and purity of 99.9% in cutting fluid on machining process of 16MnCr5 steel. Machining was performed at three cutting depths of 1, 2 and 3mm and three feed rates of 0.15, 0.25 and 0.35mm/rev using ordinary cutting fluid and cutting fluid containing graphite nanoparticles. Microstructural studies of the machined surfaces, hardness tests from surface toward the center and surface roughness and tool wear evaluations all were implemented in order to evaluate different machinability aspects. Results indicated that, regardless of the depth of cut and the feed rate, using the graphite nanoparticles within the cutting fluid decreased the amount of the tool wear and improved the surface quality of the material due to its effect on decreasing the friction between tool and material, decreasing the generated heat and decreasing the cutting force. The highest and the lowest amounts of cutting tool weight losses were 0.022 and 0.002gr, respectively when using the graphite nanoparticles. In addition, the surface roughness of test pieces decreased from Ra=4.79μm when using ordinary cutting fluid to Ra=3.29μm when using graphite nanoparticles in cutting fluid both in the case of the highest depth of cut and the highest feed rate. Furthermore, microstructural characterizations illustrated that using the graphite nanoparticles resulted in lower microstructural textures, lower work hardening and lower thickness of stress affected layer at the surface of the material.
  • Mostafa Mohseni, Majjid Malekjafarian * Pages 65-74
    One of the most important difficulties of the vorticity confinement method is the need for manual adjustment of confinement parameter. In other word, user must adjust the parameter for each new problem. The small values deactivate this method and high values lead to non-physical results. Many attempts have been made by researchers to overcome this problem, but the dependence on manual adjustment has not been resolved. One way to conquer this problem is to reduce the effect of the confinement parameter on the final solution. At the present study, reducing the sensitivity of the vorticity confinement method to confinement parameter variations has been proposed by combining this method with FCT scheme for various limiters. In order to validate the proposed method, the problem of single vortex has been investigated. At first stage, the effect of changes in the confinement parameter on the final results has been compared for central difference scheme against the FCT scheme) using different limiters(. Then, the best way to combine the FCT scheme and the vorticity confinement method is discussed. It has been shown that, the best results were obtained using the minmod limiter at the middle step.
  • Amin Amirkhani, Ali Reza Fotuhi * Pages 75-85
    Biologic tissues modeling play an important role in understanding the tissue behavior and development of synthetic materials for medical applications. It is also a vital action to develop the predictive models for a wide range of uses including medical and tissue engineering. Various strain energy functions have been introduced to model arteries to date. The newest introduced strain energy function is the Nolan strain energy function. Two-layer arterial modeling using this strain energy function has not been performed so far. In this paper, modeling the arteries was carried out in the form of double layers including media and adventitia and hyperelastic material assumption. At first, governing equations were driven based on continuum mechanics. Boundary conditions including inner pressure of artery, axial load and torque as well as static equilibrium were applied. Moreover, Cauchy stress components were gotten by using the continuum mechanics relations. Then, the equilibrium equations in cylindrical coordinate were obtained by using the Cauchy stress. Stress distribution through the artery wall was specified by solving the resulting nonlinear partial differential equations based on generalized differential quadrature method. In the beginning, the artery modeling was conducted in the form of monolayer including the media layer and the results were compared with experimental ones, comparison between stresses in the artery wall and experimental data showed that the volcanic energy function of Nolan is suitable for modeling. After that, the stress distribution was obtained by artery modeling in the form of double layers including the media and adventitia layers.
  • Mahmoud Barati, Mahmoud Kadkhodaei *, Shabnam Arbab Chirani Pages 86-94
    With the advent of shape memory alloys (SMAs), several commercial and industrial applications were proposed due to their superior mechanical and biological properties. Among these materials, Nickel-Titanium (NiTi) alloys are widely applied and well-researched since they are characterized not only by good thermal and mechanical properties but also by excellent biocompatibility compared to other SMAs. In most of the applications, the structural components and devices made of NiTi SMAs work under cyclic thermomechanical loading and one of the major limitations facing the industrial use of this alloy is the degradation of the material when subjected to cyclic loadings (i.e., training). In this study, pseudoelastic training procedure in NiTi shape memory alloy and the resultant two-way shape memory effect are studied using in-situ electric resistivity measurement. At first, variations in the residual strain and in the electric resistivity during pseudoelastic training method are revealed. Then, by measuring the electric resistivity after training procedure (upon specified thermal cycling at stress-free condition) as well as the induced two-way shape memory strain, the effects of residual martensite and dislocation (plastic deformation) on the residual strain are investigated. The obtained results show that about 33% of the residual strain accumulated in 100 pseudoelastic cycles can be ascribed to the residual martensite and about 67% of the residual stain is attributed to the dislocations (plasticity).
  • Ali Heydari, Mohammad Ali Taghikhani * Pages 95-106
    Since transformers are one of the most important and most used equipment in power network, investigating the factors which affect the loss of these equipments is of particular importance. Nowadays Amorphous metal core transformers have a significant place in today power market, since they exhibit 60-70% lower no-load losses compared to the Silicon crystalline steel core transformers. In order to enhance the design and cost and also to shorten the time to produce Amorphous metal core transformers, numerical analysis of the no-load as well as load conditions are of paramount importance and hence should be considered. On the other hand, temperature is one of the important and effective factors in transformer life, because increasing the transformer temperature leads to reduction of its rated life. In this paper, a 100 KVA unit transformer has been simulated by coupling ANSYS Maxwell and ANSYS FLUENT softwares and no-load and load losses are investigated. The results show that amorphous core transformer compared to Silicon Crystalline Steel core transformer reduce no-load losses about 65 percent. Furthermore, thermal analysis shows amorphous core transformer has lower temperature compared to the Silicon core transformer in no-load conditions.
  • Hooman Zoka, Aref Afsharfard * Pages 107-114
    In this study, application of a dynamic vibration absorber system consists of two symmetric cantilever beams with tip mass and piezoelectric layer, in order to suppress undesired vibrations and harvest electrical energy, is studied. The main vibratory system is a simply supported beam, which is excited by a DC motor with rotating unbalance mass. To derive the governing electromechanical equations, the Euler-Bernoulli beam theory and the energy method are used. Then the governing electromechanical equations are experimentally validated and accommodation between theoretical and experimental results is shown using several frequency response plots. Using the non-dimensional governing equations, effect of changing the system parameters such as the tip mass, load resistance and length of the cantilever beam is studied. Then, considering ability of system to effectively suppress undesired vibrations and increase the harvested electrical energy, the proper range for selecting the non-dimensional tip mass and non-dimensional load resistance is presented. Finally, using the so-called perfection rate parameter, the best parameters, to have a good vibration suppressor and energy harvester, are obtained. Results shown that both of energy and vibration considerations can be satisfied using the system.
  • Amir Hossein Golmohammadi, Saeed Khodaygan * Pages 115-125
    Rapid prototyping (Additive manufacturing or 3D printing) is defined as the process that can build 3D physical part from the designed model in CAD software by joining materials directly. In the RP process, the orientation pattern of the part is one of the most important factors that significantly affect the product properties such as the build time, the surface roughness, the mechanical strength, and the amount of support material. The build time and the surface roughness are the more imperative criteria than others that can be considered to find the optimum orientation of parts. In this paper, two algorithms based on analytical and empirical optimization methods are presented to determine optimum part build orientation in order to minimize build time and surface roughness. To implement this method, the user's part is received in standard triangle language (STL) format. Then, using the geometric characteristics and type of part orientation, the build time and the average of surface roughness is calculated. In order to determine the optimum part build orientation, two analytical (NSGA-II method) and experimental (new and developed Taguchi method) optimization methods have been used. After introducing the steps of these two methods, in order to determine optimum part build orientation, the steps of these two proposed algorithms are implemented on a part as a case study and obtained results are compared and discussed.
  • Hossein Taghipoor, Mohammad Damghani Noori * Pages 126-134
    In this research, influence of foam filling technique in sandwich beams with expanded metal sheet as core by using lightweight rigid polyurethane foam is investigation. Relationships between the force and displacement at the midspan of the sandwich beams are obtained from the experiments. Three types of Steel lattice cores both bare and foam-filled were subjected to quasi-static. The performance of sandwich structures with expanded metal sheets as core were studied under transverse bending. In the following, by studying the orientation of the core layers to evaluation the impact parameters, including Specific Energy Absorption (SEA) as discussed testing purposes. the energy absorbing system can be used in the aerospace industry, shipbuilding, automotive, railway industry and elevators to absorb impact energy. experimental results showed that foam filling technique can significantly increase specific absorbed energy. Results of three point bending crushing tests showed that the SEA of foam-filled sandwich beam increased by 74 %, comparing to the hollow beam. Also, appropriate orientation of core in the sandwich beam caused to increase the specific energy absorption by 66.5%. Finally, appropriate geometric parameters and the best examples of criteria considered with respect to the objectives, are introduced.
  • Ramin Afhami, Rasul Fesharakifard *, Mohammad Azam Khosravi Pages 135-145
    This paper focuses on the dynamic modeling of quadrotor with respect to changes in operating conditions. The main objective of this investigation is to provide complete governing quadrotor dynamic equations using the Euler-Lagrange method considering all aerodynamic forces which affect it's motion. In previous papers, dynamical equations are never considered comprehensively. The study of quadrotor's dynamics permits to understand it's physics and behavior and provides a precise model of the system. Once such a model is obtained, the control of quadrotor turns much simpler than current inaccurate models. In order to take into account, the set of forces and torques involved in quadrotor dynamics, the previous studies are used and after describing each of the forces and their precise terms, the complete dynamic quadrature model is presented. At the end, the system's performance is simulated in two different operating conditions, one regardless of the external object coupled with quadrotor, and the other in the coupled condition with a camera, and by this means, the achieved dynamic model is validated. In the first operating conditions in two different tests, the dynamic equations of the present work will be compared against the previous ones. In the second operating conditions, the quadrotor performance under influence of a connected camera whose motion changes continuously the system dynamic equations is studied.
  • Mohammad Kazem Sheykhian, Mahmood Norouzi *, Mohammad Mohsen Shahmardan Pages 146-152
    The collision of droplets on solid surfaces is widely used in oil and gas industry, surface painting, hot surface cooling and spraying of agricultural products. In the present study, the spreading factor of Boger non-Newtonian fluid is experimentally investigated on the dry solid surface such as an acrylic (Plexiglas) and stainless steel sheet and is compared with Newtonian droplets (water and glycerin). The plates of Plexiglas and stainless steel both have a hydrophilic surface. In this research, the Newtonian and non-Newtonian fluids droplets collapse at two heights of 27 and 47 cm from the dry solid surface and are examined in the range of Weber numbers 245≤We≤"538" . The purpose of this study is to investigate the effects of contact velocity on the spreading factor of non-Newtonian and Newtonian droplets during the collision. The results of this study show that with the growth of Weber number (increasing contact velocity), the maximum value and velocity of spreading and receding are increased for the Newtonian or non-Newtonian droplets. Also, with increasing the viscosity of droplets, the value and velocity of spreading and receding are decreased for the Newtonian and non-Newtonian droplets. By increasing the velocity of collision on the Plexiglasas surface (raising the Weber number) up to 32%, the maximum value of droplets spreading is increased 22, 31 and 20 percentage respectively for the fluids of Boger, water and glycerin.
  • Mahmood Asgari Savadjani, Behzad Ghadiri * Pages 153-163
    The numerical simulation of near-stall condition in a passage of an isolated subsonic rotor is studied in detail. The requirements of numerical simulation in order to resolve turbulent spectra around the blade are studied. According to the fact that most of unsteady aerodynamic phenomena incept from blades leading edge, and the role of this part in types and intensity of instabilities, the goal of this paper is to investigate the effects of changes in radius of leading edge of airfoil on flow phenomena in different scales of wave numbers. The governing equations of flow-field are solved using different numerical approaches. Resolution characteristics of different modeling and simulation techniques are investigated. The primary geometry of blade uses a standard NACA-65 series airfoil, which has been tolerated by 50% variation in circular leading edge radius. Mesh requirements of flow simulation for intended purposes are studied in detail and some recommendations are proposed to be implemented in numerical aeroelastic simulations. Accuracy and fidelity of LES results are studied with extraction of power spectra around the blade and the portion of resolved energy is also estimated. Results suggest that the order of accuracy and grid density highly affect the small-scale flow phenomena. The variations in leading edge radius also have great effect on energy distribution among resolved scales.
  • Seyed Mohsen Hosseini-Golgoo *, Sajjad Sabet Pages 164-170
    In this paper, a commercial metal-oxide gas sensor was first placed under temperature modulation regime and simultaneously their transient response to various concentrations of ethanol vapors was recorded. By applying the temperature modulation, the sensor surface temperature was also recorded by a S-type thermocouple. Then, the performance of these sensors was expressed based on the both air oxygen absorption model and ethanol absorption on the surface of the sensitive layer using the Freundlich isotherm equation. Further, this model is simulated using the MATLAB software in the simulink environment. Using this model, one can see the sensor's dynamic response to ethanol. In this model, the concentration of a gas is considered as a voltage. This parameter, along with the temperature profile of the sensor surface under temperature modulation and sensor conductance under the influence of air oxygen, are considered as inputs of the model and transient response of the sensor as output of the model. The parameters of this model are calculated based on the approximate criterion of simulated responses and the responses recorded for each concentration of ethanol gas. The simulation results based on the average simulated parameters also showed that the simulated responses were close to the actual recorded responses.
  • Mohammad Reza Shabgard *, Hamed Tavanaei, Behnam Khosrozadeh Pages 171-178
    Ti-6Al-4V alloy due to excellent mechanical properties mainly is used in the aerospace, automobile and biomedical industries. Electrical discharge machining (EDM) are used extensively for machining of this alloy. Due to the thermoelectric nature of this process, unwanted changes happen on machined surface such as development of residual stresses and the change in the corrosion resistance. The aim of this study is the experimental investigation of the effect of input parameters (discharge current and pulse on time) on the amount and distribution of residual stresses and corrosion resistance changes of the machined surface in EDM process of Ti-6Al-4V alloy. For this purpose, samples of Ti-6Al-4V alloy were machined by EDM process and residual stresses induced successive sparks in different setting (different discharge currents and pulses on time) were measured by nanoindentation method and SEM images of machined surface used to better assess of samples surface integrity. TOFL measurement method used to determine the corrosion resistance of the samples. Results indicate that at this process tensile stresses is formed on surface and mentioned stresses increase with depth initially and after reaching a maximum dropping out and eventually leads to pressure stress. By increasing pulse on time and discharge current, maximum tension residual stress only slightly increases and is near ultimate tensile strength of work piece material. Comparison of corrosion results indicated that the corrosion resistance of EDMed samples, was less than the not machined specimens.
  • Mahmoud Moradi *, Hossein Arabi Pages 179-188
    Laser surface hardening is one of the modern technology used to improve the surface of materials in order to modification of tribological properties. This paper investigate the ability of laser surface hardening of AISI 410 martensitic stainless steel using a continuous high power diode laser with a maximum power of 1600w. Laser power, scanning speed and focal plane position are variable parameters in this research. The effect of the process parameters on the hardness, depth and width of the hardened layer has been investigated. The results show that with increasing laser power and reducing the scanning speed, higher hardness and hardening depth are obtained. Results also reveal that width of hardened layer increases by increasing in focal plane position and reduction the laser power. Modeling of controllable variables (laser power, scanning speed and focal plane position) by Response Surface Methodology method to study the effect of process input parameters on how to change responses, and analysis of ANOVA tables, providing regression equation for output parameters, analysis The Surface Plots, Interaction Plots of the input parameters, were investigated. The results show that in RSM modeling method, the effect of laser power parameter on the results of maximum hardness, depth and width of hardness is more than the parameters of the focal plane position and scanning speed. Due to percentage of coverage of the parameters by the regression equations the RSM method is a suitable model for investigating the effects of the surface hardening process by diode laser.
  • Nozar Akbari *, Saeid Azizi Hasanakloo Pages 189-196
    In direct injection diesel engines, diesel nozzle geometry is a major issue in order to fulfill control of emission due to the influence on internal flow, cavitation phenomenon, spray characteristics and therefore atomization behavior, which are very important for engines performance and
    pollutant formation. The aim of this article is to study the effect of cavitation on Diesel spray behavior such as spray penetration lengths and sauter mean diameter. In this study To create a cavitation phenomenon and to investigate its effect on the fuel spray characteristics two similar injector different in the inlet cross section nozzle have been considered and their internal liquid flow and the behavior of their resulted sprays have been investigated( this has been done by moving nozzle on the injector body). AVL-Fire CFD code has been used for meshing and simulating and solving the conservation equations. The results show that by placing the nozzle hole in lower part of the injector sac, the volume fraction of the vapor phase increases. So the growth of the cavitation phenomenon increases. Also the results of the spray show that the spray penetration length for lower nozzle hole increases. An interesting point is that there is no significant change in the size of the spray droplet for two injectors. Most importantly, the spray penetration length can be controlled by place of nozzle hole.
  • Ashkan Torabi Farsani, Reza Maddahian *, Amirhossein Nazari, Mohammad Mahdi Heyhat Pages 197-207
    In this research, the Asphaltene particles deposition is modeled using species transport equations. It is assumed that the deposition phenomenon consists of two steps: transport of Asphaltene particles toward the wall and attachment of them to the wall. Due to the small size of Asphaltene particles, their motion is simulated using species transport equation. Transport of Asphaltene particles is modeled by turbulent and Brownian diffusion and attachment mechanism is modeled employing first order chemical reaction. Effects of surface temperature and velocity is considered in the model. Finally the effects of velocity, surface temperature and Asphaltene concentration is investigated and compared with experimental data. The simulation results are agreed well with experimental data and the maximum error of is about 20 percentage. Also in addition of deposition rate, transport and attachment rate are investigated. The results indicate that Asphaltene attachment is more important than transport of Asphaltene, so accurate modelling of attachment has significant effect on prediction of Asphaltene deposition rate.
  • Amir Hossein Nazari, Mohammad Mahdi Heyhat *, Ashkan Torabi Farsani, Reza Maddahian Pages 208-218
    One of the serious problems in the oil and petrochemical industry is the deposition of crude oil in the preheaters of the distillation unit. Deposition increases the thermal resistance and increases the pressure drop in preheaters, which leads to increase of energy consumption and decrease of overall system efficiency. The main source of deposit in preheaters is a substance called asphaltene, which does not have a definite molecular composition. Generally, deposition involves two stages; one is the transport of insoluble particles to the surface and the other is to stick particles to the surface. So far, a major problem in the simulations is the lack of attention to phenomena that can play an important role near the surface and failure in modeling of particle stacking correctly. In this study, focusing on the boundary layer flow, phenomena that affect the particle deposition process near the surface were investigated. In this regard, the path of motion of particles is followed by Euler-Lagrangian approach, and the bonding stage is modeled using the concept of deposition critical velocity. Numerical solver is validated using available experimental data for aerosol and also with the scanning electron microscopy data. Obtained results show that the dominant force that affects the particle motion in the boundary layer is Brownian force. The deposition velocity is calculated for different diameters and it is shown that with the decrease in the diameter of the particles, the deposition velocity increases.
  • Saeed Ahmadifard, Akbar Heidarpour, Shahab Kazemi * Pages 219-227
    In this study friction stir welding was used to perform butt joint of Al5083 and simultaneous production of Al-ZrO2 nanocomposite in weldment. Welding parameters such as rotational speed, travel speed and tilt angle were varied to obtain optimum weldment with no defect and high tensile strength, and then by adding zirconia nanoparticle to welding zone of optimum sample, the effects of pass number on microstructure, mechanical properties and wear characteristics of welded specimens were investigated. In order to investigate microstructure, optical and scanning electron microscope and atomic force microscope was used. Results showed that by increasing pass number, the distribution of nanoparticles in the matrix become more homogenous and grain size in the stir zone has considerably decreased. The reason of this phenomena could be attributed to the presence of reinforcement nanoparticles which it causes pinning the grain boundary, enhancing nucleation of new recrystallized grains and the effect on breaking of initial grains. The maximum microhardness and tensile strength of weldment were obtained for composite weldment after four pass of 111 Hv and 328.3 MPa, which these values were 24 and 26% higher than weldment without reinforcement. Wear resistance of the weldment was determined by pin on disk test and revealed that by increasing pass number of FSW, the wear resistance increased.
  • Javad Rostami *, Abbas Abbassi, Majid Safar Avval Pages 228-236
    in this paper, conjugate heat transfer in wavy microchannels filled with nanofluid is studied numerically. Homogeneous single-phase models underestimate the experimental results. Then, nanofluid simulated by two-phase model using an Eulerian-Lagrangian approach. Nanofluids are water-Cu or water-Al2O3 suspensions with a particle diameter of 100-150nm and a volume fraction of up to 2%. The three-dimensional governing equations including continuity, Navier-Stokes and energy equations are solved by the well-known SIMPLE method. The governing equations for particles are solved by a 4th order Runge-Kutta algorithm. due to the 3-D governing equation four equations includinf velocity components and energy should be solved for all particles. the computer program has been written in parallel processing method (MPI). Then a super computer with several CPU,s should be used. In one phase model there some supposes, one of them is that the velocty and temperature of a particle is equal to the velocity and temperature of its surrounding fluid. But the main suppose is that the particle distribution is homogeneous. Results show that the main reason of difference between the results of Homogeneous single-phase models and two-phase model is non-homogeneous particle distribution in the domain.
  • Mohammad Mehdi Alina *, Seyed Vahid Sepehr Mousavi, Javad Amanabadi Pages 237-246
    Damage occurrence in structural and mechanical systems during utilization is an inevitable phenomenon. Death and financial losses could be prevented by health monitoring systems and damage detection processes in structures. In the mentioned framework, damage detection based on dynamics properties, is one of the most important and efficient methods, without concentration on special zones in structure. In this study frequency response functions were analyzed by principle component analysis, then, in order to complete process, dimension reduction and damage indices extraction were conducted. At the end, plate damage detection was introduced as an optimization problem considering extracted damage indices, and solution of the problem were given by PSO and Genetic algorithms. Output results consist of estimation about location and intensity of applied damage. Several scenarios including single, simultaneously dual and triple stiffness losses were figured out to investigate and evaluate the efficiency of the mentioned algorithms. Finally, outcome result around performance and utility of method had been discussed. It's obviously demonstrated that Particle Swarm Optimization algorithm has more accurate result, especially in estimation of damage location than Genetic algorithm optimization solution, during health monitoring processes. The mentioned conclusion has been gotten more explicit with getting scenario complicated.
  • Ali Asghar Bataleblu, Jafar Roshanian *, Benyamin Ebrahimi Pages 247-258
    Reliability-based design optimization (RBDO) has been used for optimizing engineering systems in presence of uncertainties in design variables, system parameters or both of them. RBDO involves reliability analysis, which requires a large amount of computational effort, especially in real-world application. To moderate this issue, a novel and efficient Surrogate-Assisted RBDO approach is proposed in this article. The computational intelligence and decomposition based RBDO procedures are combined to develop a fast RBDO method. This novel method is based on the artificial neural networks as a surrogate model and Sequential Optimization and Reliability Assessment (SORA) method as RBDO method. In SORA, the problem is decoupled into sequential deterministic optimization and reliability assessment. In order to improve the computational efficiency and extend the application of the original SORA method, an Augmented SORA (ASORA) method is proposed in this article. In developed method, A criterion is used for identification of inactive probabilistic constraints and refrain the satisfied constraints from reliability assessment to decrease computational costs associated with probabilistic constraints. Further, the variations of shifted vectors obtained for satisfied constraints are controlled to be exactly equal to zero for the next RBDO iteration. Several mathematical examples with different levels of complexity and a practical engineering example are solved and results are discussed to demonstrate efficiency and accuracy of the proposed methods.
  • Mojtaba Tahani *, Mohammad Hojaji, Arash Dartoomian, Mohammad Salehifar Pages 259-270
    The effect of counterflow jet through an extended nozzle on reducing aerodynamic drag is analyzed by using a combined method. Flow field is simulated around a hemispherical body in a free stream with Mach 4. The results are reached by providing a 3D solver and applying the complete form of Navier-Stoke and energy equations along with modified shear stress transport model. Appropriate numerical validation has been made by comparing the surface pressure distribution in the zero pressure ratio of jet to free-stream and drag on the nose at a pressure ratio of 0 to 3. Four nozzles were used to analyze the effect of extending. The results show that the nozzle extensions have a significant effect on the wave drag after changing the shape of the bow shock. In a given pressure ratio, the effect of injected jet from the extended nozzle over the reduction of the nose is higher than that of direct jet injection from the nose. The effect is visible in all pressure ratios. Furthermore, a limited increase in the pressure ratio over a fixed length of the extended nozzle has led to a further reduction of total drag. However, in the higher pressure ratios, the linear increase of the retro jet has led to an increase in the total drag on the nose. The results also show that increasing the nozzle length in a constant pressure ratio leads to an increase in the depth of jet penetration and a larger reduction of total drag.
  • Alie Abbasi-Yazdi, Mahmood Norouzi * Pages 271-281
    In this paper, Saffman-Taylor instability of an immiscible displacement in a Hell-Shaw cell is studied numerically for the first time. The VOF method is used for two phases flow simulation. Viscoelastic fluid with less viscosity is considered as the displacing fluid and Newtonian fluid with high viscosity is used as the displaced fluid. The upper convected Maxwell constitutive equation is applied to simulate the viscoelastic fluid. In this research, the effects of dimensionless parameters consisting of the mobility ratio, elasticity number and capillary number are studied and the sweep efficiency diagram is depicted. The results show that, increasing the elasticity number and capillary number, and decreasing the mobility ratio can stabilize the flow. It is also found that, changing these parameters has a significant effect on the phase contours and mechanisms of viscous fingering patterns. The results of this numerical study could be helpful for enhanced oil recovery process, especially in polymer flooding technique. As a main consequence, it is concluded that, the elastic properties of displacing viscoelastic fluid in the presence of capillary forces has a stabilizing effect on the flow instability.
  • Sepehr Rasekh, Saeed Karimian Aliabadi *, Mohammad Hosseinidoust Pages 282-290
    In this paper, the Semi-Empirical and numerical methods that can be used to investigate the effects of dynamic stall are compared with each other, and the capabilities of the methods are studied. The experimental measurements have been used in order to compare the methods. The Semi-Empirical Leishman-Beddoes (L-B), Snel and ONERA methods have been used, and the finite volume method was being used for numerical simulations. The lift coefficient was being calculated by all the methods at various conditions, and the drag coefficient had been computed by the numerical and Leishman-Beddoes methods. The parameters that have been used in order to compare the methods, are the maximum lift coefficient value, the angle of attack of the largest lift coefficient, the error at upstroke phase and the error at down stroke phase. The results show among the semi-empirical models; the L-B method has the highest precision to predict the lift coefficient, and although the numerical method can investigate the flow with more details, but the error percentage at the down stroke phase is higher than expectations. The results from the drag coefficient modeling show that the numerical method can predict this coefficient better than the L-B method. The results also can help other researchers to select the best dynamic stall model in order to investigate the wind-turbine aerodynamics.
  • Iraj Farhadi, Farzad Veysi *, Masoud Mirzaasgari Pages 291-301
    Rotary Regenerative Air Preheater (RRAPH) is one of the main equipments for energy recovery in the steam power plants. In this study, air preheater of the Bisotoun Power Plant of Kerrmanshah has been investigated with the aim of optimizing its thermal performance. So, with Computational Fluid Dynamics (CFD), three-dimensional simulation of the rotary air preheater has performed to solve the continuity, momentum and energy equations in porous medium by using moving refrence frame (MRF) method. The results showed acceptable accuracy in comparison with the experimental results which is achieved from the power plant data. In this research, the effect of rotational speed on the efficiency of air preheater in different loads and mass flow rates for both without and with leakage conditions has investigated. The results showed that the impact of the rotational speed on the performance of RRAPH is noticeable in the range of 0.5 to 4 rpm, and after this increase in speed does not have a significant effect on efficiency. The present study also showed that leakage has a significant effect on reduction of the efficiency of the RRAPH in all loads and rotational speeds. In the following, the effect of matrix material change on the efficiency of RRAPH has investigated. According to the results, for both without and with leakage, the best thermal performance is related to the stainless steel, which has the least thermal diffusivity, also the least thermal performance is related to the copper, which has the highest thermal diffusivity.
  • Mahdi Ramezanizadeh *, Younes Pouladrang Pages 302-310
    Several factors such as shape of the jet hole, blowing ratio, density ratio, mainstream turbulence intensity, and …, affect the film cooling effectiveness. Among the above mentioned factors, the film cooling effectiveness is strongly influenced by the shape of the jet hole. This geometry should be designed in such a way to minimize the jet's vertical momentum and produce more surface coverage. In this research, cooling performance of a novel integrated compound (earring) jets design is investigated experimentally, using an infrared thermography method. Steady state heat transfer experiments at the jet Reynolds number of 10,000 (based on the jet diameter) are performed over the test plate. The jets injection angle into the mainflow are considered to be 30 degrees relative to the surface. The measurements are carried out at the mainstream speed of 27 m/s and at four different blowing ratios of 0.4, 0.5, 0.7, and 0.8. The obtained results show that at constant jets cross section, the earing jets geometry leads to higher film cooling effectiveness, compared to the cylindrical hole geometry. Optimum blowing ratio is 0.8 and the lowest effectiveness is obtained on the surface at the blowing ratio of 0.4. The flow structures which are introduced by this novel geometry, reduces the flow mixing between the mainstream and the cooling jets. Therefore, enhances the film cooling effectiveness and the coolant fluid more uniformly distributes over the surface laterally.
  • A new robust multidisciplinary design optimization framework for conceptual design of an autonomous underwater vehicle
    Mohsen Bidoki, Mehdi Mortazavi *, Mehdi Sabzeparvar Pages 311-322
    The design process of an Autonomous Underwater Vehicle (AUV) requires mathematical model of subsystems or disciplines such as guidance and control, payload, hydrodynamic, propulsion, structure, trajectory and performance and their interactions. In early phases of design, an AUV are often encountered with a high degree of uncertainty in the design variables and parameters of system. These uncertainties present challenges to the design process and have a direct effect on the AUV performance. Multidisciplinary Design Optimization (MDO) is an approach to find both optimum and feasible design and robust design is an approach to make the system performance insensitive to variations of design variables and parameters. It is significant to integrate robust design and MDO for designing complex engineering systems in optimal, feasible and robust senses. In this paper, an improved robust MDO methodology is developed for conceptual design of an AUV under uncertainty with considering tactic and system design simultaneously. In this methodology, Uncertain MultiDisciplinary Feasible (UMDF) framework is introduced as uncertain MDO framework. Two evolutionary algorithms are also used as Pareto-based Multi-Objective optimizers and results of two algorithms are compared. The results of this research illustrate that the new proposed robust multidisciplinary design optimization framework can carefully set a robust design for an AUV with coupled uncertain disciplines.
  • Mohammad Hasan Ojari, Hamid Jannesari *, Abbas Rouhani Bastami, Poyan Hashemi Tari Pages 323-331
    Various solutions have been suggested to overcome the issue when cooling peak hours and electric energy consumption coincide. One of the solutions is to store the cooling load at off-peak hours. One of the most conventional types of storage systems is the ice-on-coil storage system. The low heat transfer rate in this system is one of the challenges. Since the conduction heat transfer coefficient of ice is low, by starting the ice formation, the heat transfer between the refrigerant inside the coil and the reservoir’s water will reduce. One idea to increase the heat transfer rate is to postpone the starting time of the freezing process to keep active the natural convection mechanism. In the present study, mechanical vibration has been used to linger freezing initiation in ice-on-coil energy storage system. The effect of longitudinal and lateral positioning of the probe, on the amount of temperature and initiation time of freezing as well as the amount and structure of formed ice has been investigated. The results revealed that placing the vibrator at the middle of coil over its two ends leads to further increase in the amount of formed ice. It is found that applying mechanical vibration can postpone the initiation time of the freezing process and decrease the subcooling temperature. Moreover, it is shown that the amount of ice formation is a function of subcooling temperature and initiation time of freezing. Finally, the energy consumption of the vibrator and the energy consumption reduction in peak-hour are calculated.
  • Seyyed Abbas Arhamnamazi, Nasrollah Banimostafa Arab *, Amir Refahi Oskouei, Francesco Aymerich Pages 332-338
    Nowadays, the use of polymer composite materials in various industries has been increased due to their good mechanical properties, lightness, sound and thermal insulation and corrosion resistance. Over the past two decades, carbon fiber reinforced polymer (CFRP) materials have been widely used in aerospace and automotive industries. These materials may be subjected to impact during manufacturing or service period and a lsmal impact region may be produced in them. This small defect can reduce the mechanical properties of the structure and lead to its failure. Therefore, it is necessary to use a method for defect detection in these materials. In this study, a polymer composite sample made of carbon fiber in polyester resin was made and subjected to impact test. To consider the repeatability of the defect detection process, the sample was subjected to four various impact tests and the defect areas were evaluated using penetrant-enhanced X-ray radiography and ultrasound immersion pulse-echo C-scan. The image obtained from the penetrant-enhanced X-ray method was scanned using a digital scanner, and the image of the ultrasound C-scan test was calibrated, taking into account the step of scanning.The areas of the defect region were obtained using Imagej software. The results show that these methods are able to detect and measure the impact area in the composite sample and Ultrasonic C-scan method detect impact area more accurately.
  • Parisa Mojaver, Shahram Khalilarya, Ata Chitsaz Khoyi * Pages 339-350
    In the present study, a novel integrated system containing biomass gasifier, sodium high-temperature heat pipes, and solid oxide fuel cells is introduced. The integrated system is taken into consideration due to its high efficiency and power in order to simultaneous producing electrical power and heat. The modeling of system is performed using equilibrium constants, mass and energy conservation law and the analysis of codes is done in EES software. The effect of gasifier STBR, current density, fuel utilization factor, and outlet fuel cell’s temperature as variable parameters is investigated on the power and total energy efficiency of integrated system using response surface method; after validation of modeling in comparison to the experimental results. The analysis of variance results indicate that fuel utilization factor (with 53% contribution) and current density (with 33% contribution) are the most effective parameter on the power and total efficiency, respectively. The power of integrated system is increased by increasing of temperature while power has an increasing behavior follows by decreasing behavior by increasing fuel utilization factor. The total efficiency is increased by increasing temperature and STBR while it is decreased by increasing current density and fuel utilization factor. The results revealed that the power and total efficiency is obtained at optimum states as high as 300 kW and 90%, respectively.
  • Hojjat Badnava * Pages 351-360
    In this paper, a coupled plasticity-phase field model for ductile fracture is proposed. The Drucker-Prager plasticity model, which have been applied to metals, concrete, polymers, foams, and other pressure-dependent materials, is coupled with the phase field method. The governing equations are determined by a minimization principle that results in balance laws for the coupled displacement-fracture phase field problem. Furthermore, the finite element implementation, discretization and integration algorithms for the proposed model are presented for three-dimensional, plane strain and plane stress states. In addition, to control the influence of the plastic work and its effect on the crack propagation process, a threshold variable is introduced. Using a numerical example, it is demonstrated that a specific length scale and a certain minimum element size is necessary such that the regularized crack surface converges to the sharp crack. The accuracy of the proposed model and integration algorithm is verified by comparing the obtained results with existing experimental data. In addition, the Arcan sample, by means of a special test setup, allows to load a sample at different direction, and thus performing mixed mode fracture investigation using the model.
  • Kaveh Rahmani, Gholam-Hossein Majzoobi * Pages 361-368
    In this study, quasi-static compaction is employed to produce Mg-SiC nanocomposite samples. Different volume fractions of SiC nano reinforcement and micron-size magnesium (Mg) powder as the matrix are used to fabricate nanocomposite specimens. The powder mixture for each percent of SiC are mechanically milled. The mixed powder is then placed into a mold and is consolidated at different temperatures using Instron machine. MoS2 is utilized as a lubricant to decrease the friction between the fabricated specimen and the mold. It is found that with the increase of temperature the sintering requirements is met and higher quality samples are fabricated. The density, hardness, compressive strength in high and low strain rate of the compacted specimens are compared for different volume faction of SiC at 25, 250 and 450 oC. It was found that by increasing the content of nano reinforcement, the relative density of the compacted samples decreases, whereas, the micro-hardness and the strength of the samples enhance. Furthermore, higher densification temperatures lead to density increase and hardness reduction. Additionally, it is shown that the compressive strength at high strain rate compared to low strain rate is significantly improved by increasing the SiC nano reinforcement so that dynamic strength for the same level of SiC was 55% higher than the quasi-static strength.
  • Computation of stress intensity factors and T- stress for cracks repaired by single and double composite and metallic patches
    Ehsan Barati *, Alireza Salmanian Mobarakeh, Ghasem Sadeghi Pages 369-379
    Due to various benefits of composite materials such as light weight, high strength and their excellent formability, the externally bonded composite patches have been proved to be a preferable method of repairing flaws and cracks in various engineering structures. In this paper, the behavior of various patches such as composite and metallic patches has been studied by calculating the stress intensity factor and the T-stress via 3D finite element method. The study of the out-of-plane bending role in repair of plates with single-sided patch is another aims of this research. The results showed that the higher stiffness of the composite patch leads to further reduction in stress intensity factor. It is found that in the studied specimens, the boron/epoxy patch has the better behavior compared with glass/epoxy one. Furthermore, using single-sided and double-sided patches leads to change in the T-stress value. The largest change achieved by the crack angle equals to 0 and the smallest on achieved by the crack angle equals to 45 degrees. Increasing the adhesive thickness leads to increasing the stress-intensity factor in repaired plate. Finally, it is found that the out-of-plane bending has the significant effect on behavior of repair with single-sided composite patch.
  • Fixture's clamp layout optimization for sheet metal with initial variation based on ant colony algorithm
    Milad Khodabandeh, Maryam Ghassabzadeh Saryazdi *, Abdolreza Ohadi Pages 380-388
    The fixtures play a significant role in harnessing the metal sheets in the assembly stage. The high flexibility of the metal sheets and the initial deviation in the pressed sheets cause deviation in the final product. Using the optimal layout of the clamping points in the fixture can reduce the deviation effectively and raising the final product quality. On the other hand, the cost of construction is intensively influence by the number of clamps, rising the number of clamps causes the cost of construction to increase and reducing it cause the deviation in the final product to increase. Therefore, the number of clamps should be considered in the optimal design of the fixture. It is challenging to achieve optimal design for fixture due to the difficulty in predicting sheet behavior and computational constraints. In this paper the relationship between the initial deviation of sheet and the deviation of final product is investigated and a method is proposed by using ant colony algorithm and finite element method for optimizing the position of the clamping points to reducing the deviation of the product after assembly with considering the minimizing the number of clamping points. Finally the proposed method is applied to a simple square sheet with initial deviation and based on the cost function, the number of clamping points and their position are optimized. The results show that reducing the amount of sheet deviation in the fixture causes reduce the deviation of final product.
  • Modeling athlete's heart syndrome caused by hypertension in strength training
    Saeed Torbati, Alireza Daneshmehr * Pages 389-394
    Persistent strength training can increase ventricular blood pressure and volume and the resultant loading in ventricles of the human heart. It is proved that pressure overload can increase ventricular thickness and volume. In this article, we modeled athlete’s heart syndrome macroscopically arising from pressure overload using continuum mechanics and finite elements methods. We tried to improve previous results by using a more precise geometry and loading and by modifying previous equations. Firstly, we saw that because the left ventricular pressure was more than the right ventricular pressure, increase in myocardium thickness started from the left ventricle and secondly, this increase in myocardium thickness started from lower regions that located far from the right ventricle. Then, it was shown that thicker regions with greater values of the growth multiplier had less stress than regions with less values of the growth multiplier. As time passed and more loading cycles were applied to the endocardium, myocardium thickness increased gradually until the growth multiplier reached its maximum threshold value. Finally, we demonstrated that when the ventricular pressure rises and hypertrophy occurs, residual stresses remain in the myocardium after unloading.
  • Performance Comparison of Several Air Gun Projectiles with Nose Shape Modification
    Seyed Erfan Salimipour, Ali Reza Teymourtash *, Mojtaba Mamourian Pages 395-405
    One of the important issues in shooting by air guns is to select the appropriate projectile for different distances of the target. In this paper, the performance of four samples of air gun projectiles (pellets) is studied. The motion of these projectiles is assumed in four degrees of freedom including three translational motions and one rotational motion. The considered projectiles have three calibers of 4.5, 5.5 and 6.35 mm, and four different types, namely flat nose, sharp nose, round nose and spherical. In order to numerical simulation of the problem, after these projectiles have been modeled geometrically, the 3-D compressible turbulent Navier-Stokes equations and dynamic equations of the projectiles motion are solved in a coupled form and in a moving computational grid. The numerical simulation is based on “Roe” scheme with second-order accuracy in space and time using a finite volume method. To validate the computer program operation, the results are compared to valid experimental data. Computed results describe the trajectory, velocity variations and altitude loss of the projectiles with time and location. Comparison of the projectiles performance including the trajectory, velocity variations and altitude loss indicate that the round nose projectile has the best performance in long distances compared to the other samples and the flat nose projectile has a great performance in short distances, while it has a weak behavior in long distances. Additionally, effect of nose shape on the performance of the sharp and round nose projectiles is investigated and the optimum nose shapes are obtained.
  • Nonlinear adaptive control of a 6 DOF biped Robot
    Ehsan Khajevandi Rad, Meisam Vahabi * Pages 406-416
    This paper discussed nonlinear adaptive control of a 6 DOF biped robot. The studied robot was divided to three part, fix leg, moving leg and a torso and all the joints were considered rotational. Generally, for calculations, robots are considered as a whole which makes the related calculations complex. For balance calculations, the zero moment point (ZMP) was either considered as a fix point on the ground or a moving point on the foot plate. In the presented robot in this study with priority of movements, first, the calculations were carried out on the moving foot, then the effect of the motion on the foot was inspected and a pendulum was used to balance the robot. To check the balance, ZMP in the simulation in MATLAB software was considered as a fix point While in Adams software simulation, ZMP was considered moving along the bottom of the sole. All the charts active with both software met each other. In the presented study the inverse kinematics was calculated by trigonometric method and inverse dynamics of each leg was investigated by Newton-Euler iterative method. All calculations were carried out in MATLAB software and were verified by ADAMS software. By writing the equilibrium equations, the angle of torso at each time was achieved. In the next step, because of uncertainties in manufacturing and some parameters like mass, length, etc. adaptive computed torque control was used on each leg to achieve the maximum torque that each joint needs for stable walking.
  • Lattice Study of the Finite Volume-Lattice Boltzmann Method in Simulation of Laminar Viscous Compressible Flow
    Hamed Jalali, Ramin Kamali Moghadam * Pages 417-428
    A Finite Volume-Lattice Boltzmann Method (FVLBM) for simulation of viscous laminar compressible flows in 2-D structured curvilinear coordinate system has been developed. In the present study, validation of the presented software and accuracy assessment of four new 2D lattices D2Q9L2, D2Q13L2, D2Q17L2 and D2Q21L2 based on increasing discrete velocities of lattice has been studied and the optimum lattice has been introduced. The presented LBM has developed using new method of circular function idea instead of expansion or correction of Maxwelian function for evaluation of equilibrium distribution functions. Moreover, in order to capture discontinuities in the flow field, 3rd order MUSCL scheme has been implemented for approximation of convective term. The laminar compressible viscous flow over the NACA0012 airfoil has been simulated in the curvilinear coordinate system for two angle of attacks, 0 and 10 Deg. The obtained results have been compared with validated N.S. solutions. Although the results have desirable accuracy in comparison of those of the N.S. solutions, limitation of the presented method and results assessment obtained by the different lattices have been investigated.
  • A Numerical Investigation on Energy Absorption from Nonlinear Irregular Water Waves using Bristol Cylinder
    Mehran Saadatinasab, Morteza Anbarsooz *, Mohammad Passandideh-Fard Pages 429-439
    In this study, the performance of a cylinder absorbing wave energy from irregular incident waves, as one of the renewable energy systems, is investigated numerically using complete solution of the Navier-Stokes equations. For this purpose, the control volume approach in conjunction with the fictitious domain method, for modeling the solid object motions inside fluid, are used where a two-step projection method is used to solve the governing equations. The results show that despite the cylinder absorbs energy in two main directions, its energy absorption efficiency in irregular waves is about 8%. Due to the employed spring and damper in these devices, the system has only one natural frequency which is the reason for its low efficiency at irregular waves. Results also show that for steep waves at deep waters, the maximum efficiency occurs at larger spring coefficient and smaller damping coefficients, while at moderate water depths and wave steepness, the maximum efficiency occurs at smaller spring coefficients and larger damping coefficients. Therefore, to reach maximum energy absorption efficiency at irregular waves, not only these coefficient has to be adjusted carefully, but also it is recommended to use multi-resonance systems or several cylinders with different natural frequencies.
  • Numerical Calculation of the Sound Produced by the Wind Flow Around the Cylinder and Correction of the Sound Amplitude by Increasing the Length
    Arezoo Najafian, Hamid Parhizkar *, Sajjad Ghasemlooy, Abbas Tarabi Pages 440-450
    In the present study, the numerical solution of the Ansys Fluent software has been used to calculate the sound produced by the high-speed flow on a cylinder using the Lighthill acoustic analogy. The calculations were carried out on a cylinder (part of the landing gear) at a speed of 70 m/s (take-off and landing speeds of airliners). The problem is initially caried out as a regular unsteady numerical solution. During the solution, aerodynamic noise data sources are stored as inputs of acoustic analyzes in files. Then, by solving the acoustic equations, the volume of produced sound (in decibel) is calculated at points that are pre-defined as the microphone in the desired coordinates. The purpose of this study is to study the ability of Fluent solution to calculate the sound generated by the flow, in addition of using a method for estimating the amount of sound increase by increasing the length of the cylinder. In the other words, due to the timing of the numerical solution, one can calculate sound generated by small length cylinder, and then, using engineering approximation, it estimates the sound of the flow around the larger-length cylinder. After the necessary calculations, results are provided as sound pressure level curves using the acoustic analogy and fourier spectral analysis. The results show that large eddy simulation turbulence model is most appropriate model for acoustic simulations. Also, the approximate method for evaluating the effect of increasing the length of the cylinder is in good agreement with the experimental results.