فهرست مطالب

مکانیک هوافضا - سال پانزدهم شماره 2 (پیاپی 56، تابستان 1398)
  • سال پانزدهم شماره 2 (پیاپی 56، تابستان 1398)
  • 160 صفحه، بهای روی جلد: 100,000ريال
  • تاریخ انتشار: 1397/05/20
  • تعداد عناوین: 12
|
  • گرایش انتقال حرارت و پیشرانش
  • مظاهر رحیمی اسبویی، ابراهیم علیزاده *، سید مجید رهگشای، مجید خورشیدیان، سیدحسین مسروری سعادت صفحات 1-16
    مدیریت صحیح گرما یکی از معضلات اساسی در پیل های سوختی بوده که باید به نحوی مرتفع گردد. عملکرد پیل در دماهای بالا باعث خشک شدن غشاء، افزایش مقاومت اهمی پیل، انقباض و گسیختگی غشاء و در دما های پایین باعث کاهش نرخ واکنش ها، ولتاژ، راندمان، توان خروجی و همچنین باعث میعان آب و وقوع پدیده غرقابگی در سمت کاتد می گردد. افزایش توان در پیل های سوختی با افزایش تعداد پیل ها در یک استک پیل سوختی همراه است. با افزایش توان گرمای تولید شده در استک افزایش می یابد که نیازمند دبی بالای سیال خنک کاری برای دفع حرارت تولید شده است. افزایش دبی با افزایش حجم سیستم خنک کاری، افزایش توان مصرفی پارازیتی و در نتیجه کاهش راندمان در استک همراه است. در این مقاله استفاده از نانوسیال به عنوان راهکاری برای حل این مشکل معرفی می شود و اثر آن بر کاهش توان پارازیتی مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان داده است که با استفاده از مخلوط آب و 2 درصد نانوذره اکسید آلومینیم در رینولدز 6000 خواهیم توانست اختلاف دمای تمامی نقاط را نسبت به ورودی کمتر از 5 درجه نگه داریم. این در حالی است که برای سیال پایه باید حداقل رینولدز جریان به 9000 برسد.
    کلیدواژگان: میدان خنک کاری، نانو سیال، مدیریت حرارت، پیل سوختی پلیمری، ضریب انتقال حرارت جابه جایی
  • مرتضی منتظری *، سید مرتضی حسینی، امین ایمانی صفحات 17-32
    در این مقاله طراحی کنترلر Min-Max به منظور کنترل مدل ترمودینامیکی موتور توربوفن دومحوره غیر مخلوط شونده در نقطه طراحی ارائه شده است. برای این منظور، در ابتدا محدودیت های موجود برای عملکرد مطمئن و ایمن موتور توربوفن و همچنین شرایط عملکردی بحرانی موتور مورد نظر، از کاتالوگ ها و منابع موجود بدست آمده اند و به عنوان محدودیت های کنترلر در روند طراحی در نظر گرفته شده اند. مدل سازی ترمودینامیکی موتور توربوفن به همراه طراحی کنترلر در محیط سیمولینک نرم افزار MATLAB انجام شده است. نتایج بدست آمده از شبیه سازی نشان می دهند که کنترلر به خوبی تراست مورد درخواست خلبان را تامین کرده و قیدهای تعریف شده همچون محدودیت سرعت و شتاب محور فشار بالا، محدودیت فشار خروجی از کمپرسور فشار بالا و محدودیت دمای خروجی از محفظه احتراق را رعایت می کند و همچنین از وقوع پدیده های سرج، استال، خاموشی شعله در محفظه احتراق و… جلوگیری می کند.
    کلیدواژگان: کنترلر Min-Max، مدل ترمودینامیکی موتور توربوفن، محدودیت عملکردی، پدیده سرج و استال
  • محمدمهدی دوستدار * صفحات 33-42
    در این مقاله، به طراحی و شبیه سازی واحد کنترل سوخت مکانیکی یک موتور توربوجت تک محوره به همراه شبیه سازی موتور پرداخته می شود. بدین منظور، پس از بیان اهمیت سیستم کنترل و معرفی و دسته بندی مودهای کنترلی یک موتور توربوجت سبک، ابتدا الگوریتم شبیه سازی حالت پایا و سپس گذرای موتور ارائه می شود. به کمک این استراتژی ها، عملکرد موتور در حالت پایا و گذرا شبیه سازی شده و با نتایج تست عملی ارزشیابی می گردد که تطابق خوب نتایج شبیه سازی و نتایج تست عملی بیانگر روند انجام صحیح شبیه سازی های موتور است. در مرحله بعد، به معرفی استراتژی کنترل سوخت مکانیکی این موتور پرداخته شده و نحوه ی عملکرد واحد کنترل سوخت (FCU) برای این موتور توضیح داده می شود. سپس به مدل سازی ریاضی و شبیه سازی عملکرد FCU در نرم افزار SimHydraulic پرداخته می شود و نتایج عملکرد FCU استخراج و توضیح داده می شود. در نهایت، پس از اطمینان از عملکرد صحیح هر دو واحد موتور و FCU دو شبیه سازی انجام گرفته با یکدیگر ترکیب شده و عملکرد موتور در حضور FCU تحلیل می گردد. نتایج مقاله، نشان دهنده روند صحیح در مدل سازی و شبیه سازی موتور مورد مطالعه و همچنین طراحی صحیح استراتژی واحد FCU می باشد.
    کلیدواژگان: توربوجت، واحد کنترل سوخت مکانیکی، شبیه سازی عملکرد حالت پایا، شبیه سازی عملکرد حالت گذرا
  • محمد مزیدی شرف آبادی *، سید محمد واعظی، امیرحسین صدرالدینی صفحات 43-52
    در قرن اخیر انرژی از اهمیت ویژه ای به دلیل کمبود منابع انرژی و همچنین میزان اتلاف زیاد آن برخوردار شده است. استفاده بهینه از انرژی و به حداقل رساندن میزان اتلاف آن به یکی از بزرگترین اهداف محققان تبدیل شده و زمینه ساخت و تولید وسایلی جهت رسیدن به این هدف را فراهم آورده است. لوله گرمایی یکی از وسایلی است که دارای انتقال انرژی گرمایی بالا در حجم کم است که اخیرا به عنوان ابررسانا در بسیاری از موارد کاربرد دارد. لوله گرمایی بر اساس ابعاد و شرایط دمایی مورد استفاده و جنس سیال عامل، طراحی و استفاده قرار می شود. یکی از اجزای اصلی تشکیل دهنده لوله گرمایی سیال عامل آن بوده که با توجه به خواص سیال عامل و شرایط عملیاتی لوله گرمایی انتخاب می شود. لوله گرمایی از نوع ترموسیفون بر اساس روابط و خواص سیال و جنس بدنه در شرایط عملکردی در دمای بالا طراحی، ساخته و بررسی می شود. در این مقاله، عوامل موثر در انتقال حرارت لوله گرمایی ازجمله ضرایب انتقال حرارت داخلی تبخیرکننده و چگالنده، ضریب هدایت حرارتی به صورت تجربی و شبیه سازی عددی بررسی و نتایج آن به صورت نمودار گزارش شده است. نتایج نشان می دهند، لوله گرمایی در شار گرمایی 278 وات عملکرد بهتری داشته و هرچه به شرایط طراحی نزدیکتر می شود، عملکرد قابل قبولی ارائه می‎دهد.
    کلیدواژگان: لوله گرمایی، سیال عامل لوله گرمایی، لوله گرمایی دما بالا، عدد مریت
  • علیرضا آقایی، حسین خراسانی زاده *، قنبرعلی شیخ زاده صفحات 53-66
    جریان سیال تحت تاثیر میدان مغناطیسی در خنک کاری سامانه های الکترونیکی و ترانسفورماتورهای برق و پدیده های فیزیکی مثل زمین شناسی مطرح می باشد. در مطالعه حاضر اثر میدان مغناطیسی بر میدان جریان و انتقال حرارت جابه جایی طبیعی نانوسیال آب- اکسیدمس با لحاظ اثر حرکت براونی نانوذرات در محفظه ذوزنقه ای برای هر دو رژیم جریان آرام و متلاطم مطالعه شده است. مطالعه برای اعداد رایلی 103 تا 1010، اعداد هارتمن 0 تا 100 و کسر حجمی های 0تا 04/0 از نانوذرات انجام شده است. معادلات حاکم با روش حجم محدود و الگوریتم سیمپلر به صورت عددی با استفاده از یک برنامه کامپیوتری به زبان فرترن حل شده اند. نتایج نشان دادند که با اعمال میدان مغناطیسی و افزایش آن، سرعت جابه جایی نانوسیال و قدرت جریان در هر دو رژیم جریان آرام و متلاطم کاهش می یابد. از مقایسه خطوط جریان و هم دما در رژیم آرام با متلاطم مشخص می شود که با توجه به ثابت ماندن قدرت میدان مغناطیسی (عدد هارتمن ثابت) در هر دو رژیم جریان آرام و متلاطم، خطوط جریان و هم دما در رژیم متلاطم کمتر تحت تاثیر نیروی لورنتس قرار می گیرند. برای هر دو رژیم جریان آرام و متلاطم با زیاد شدن کسر حجمی نانوذرات و افزایش عدد رایلی عدد ناسلت متوسط زیاد می شود. همچنین در همه اعداد رایلی و کسرهای حجمی با افزایش عدد هارتمن، عدد ناسلت متوسط کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: نانوسیال، میدان مغناطیسی، عدد هارتمن، خواص متغیر، جابه جایی طبیعی، جریان متلاطم، مدل k-?
  • مصطفی ورمزیار *، سید رضا حمزه لو صفحات 67-75
    پرتابگر الکترومغناطیسی از انرژی الکتریکی برای تحریک سامانه و اعمال نیروی الکترومغناطیسی به پرتابه استفاده می کند. جهت شبیه سازی حرکت این نوع پرتابگرها نیاز است تا معادلات ماکسول در ریل و آرمیچر حل شوند. با توجه به شتاب بالا و سرعت کم آرمیچر در شروع حرکت، لازم است تا از یک شبکه غیریکنواخت در ابتدای ریل استفاده شود. تغییرات خواص فیزیکی ریل و آرمیچر با دما لحاظ گردیده است. نتایج سرعت محاسبه شده در توافق خوبی با نتایج تجربی ارایه شده در مقالات می باشد. کانتورهای میدان حکایت از آن دارد که سهم بالایی از جریان از لبه داخلی ریل و آرمیچر عبور می کند. نتایج توزیع دما نشان می دهد که بیشترین حرارت در بال های آرمیچر و لبه داخلی ریل تولید می شود. اثر توزیع دما و نیروی مغناطیسی بر توزیع تنش حرارتی در ریل و آرمیچر مورد بررسی قرار گرفت و نشان داده شد که زمان وقوع بیشترین تنش حرارتی در ریل و آرمیچر متفاوت است.
    کلیدواژگان: پرتابگر الکترومغناطیسی، ریل و آرمیچر، میدان مغناطیسی، توزیع دما، تکیه گاه منعطف، آنالیز ترموالاستیک
  • اسدالله شاکر، محمود خداداد *، حسین اشرفی صفحات 77-89
    این پژوهش، به حل معادله دیفرانسیلی حاکم بر انتقال حرارت در یک ماده غیرهمگن مدرج تابعی، با استفاده از روش المان مرزی می پردازد. برای این نوع مسائل، تابع گرین یا همان حل بنیادین که برای ارائه حل المان مرزی یک مسئله لازم است، به جز در موارد محدود، شناخته شده و در دسترس نیست. در این مقاله، تابع هدایت حرارتی صفحه مدرج به صورت یک تابع درجه دوم از یک راستا، فرض می شود. با به کارگیری یک متغیر کمکی و تبدیل متغیر، معادله دیفرانسیلی حاکم به معادله ای دارای حل بنیادین شناخته شده تبدیل می شود و لذا می توان مسئله انتقال حرارت در این نوع ماده مدرج تابعی دوبعدی را با روش المان مرزی حل کرد، در صورتیکه بطور معمولی و با روش های رایج این کار امکان پذیر نیست. براساس رویکرد معرفی شده، یک کد کامپیوتری در محیط متلب نوشته شده است که صحه گذاری آن با حل مثال های مختلف و متنوع و مقایسه و بررسی نتایج آنها، صورت گرفته است.
    کلیدواژگان: انتقال حرارت هدایتی، روش المان مرزی، مواد مدرج تابعی، تابع درجه دوم
  • گرایش ساخت و تولید
  • مجید ضیاء، علی فضلی *، مهدی سلطانپور صفحات 91-102
    در این مقاله فرایند شکل دهی الکتروهیدرولیک گرم (WEHF) به عنوان یک فرایند جدید شکل دهی برای بهبود شکل پذیری ورق های فلزی ارائه شده است. در این روش ورق قبل از شکل دهی، گرم شده و سپس با استفاده از فرایند شکل دهی الکتروهیدرولیک، شکل داده می شود. برای بررسی بهبود شکل پذیری در روش ترکیبی بیان شده، ابتدا فرایند شکل دهی الکترولیک ورق آلومینیم AA5182-O در دمای محیط مدل سازی شده است و با مقایسه با نتایج تجربی موجود در مقالات، صحه گذاری شده است. سپس عملیات شکل دهی الکتروهیدرولیک گرم در دماهای مختلف مدل سازی شده و منحنی های حد شکل پذیری که در دماهای مختلف به دست آمده با هم مقایسه شده است. نتایج نشان دهنده بهبود قابل توجه شکل پذیری در مسیرهای مختلف بارگذاری در فرایند شکل دهی الکتروهیدرولیک گرم می باشد. با توجه به قابلیت روش شکل دهی الکتروهیدرولیک گرم، یک روش تجربی جدید برای این فرایند ارائه شده و بهبود شکل پذیری آن به صورت تجربی بررسی شده است. در آزمایش های تجربی فرایند شکل دهی الکتروهیدرولیک گرم، بهبود 6/23 درصدی کرنش پارگی ورق آلومینیومی در مقایسه با شکل دهی الکتروهیدرولیک معمولی مشاهده گردید. بنابراین، نتایج تجربی نیز بهبود شکل پذیری در فرایند شکل دهی الکتروهیدرولیک گرم را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: شکل دهی الکتروهیدرولیک گرم، شکل پذیری، دما، شبیه سازی المان محدود
  • مهدی دانش، صدیقه دانش *، خلیل خلیلی صفحات 103-118
    در حال حاضر بیشتر سیستم های پایش وضعیت سایش ابزار براده برداری مبتنی بر مقادیر مشخصه هایی از سیگنال که مرتبط با سایش ابزار هستند می باشند. ارزیابی وضعیت ابزار بر اساس مشخصه های سیگنال یک حسگر قابل اطمینان نمی باشد زیرا مشخصه به دست آمده از سیگنال یک حسگر علاوه بر سایش ابزار به سایر عوامل غیر مرتبط با سایش ابزار مانند پارامترهای فرآیند و اغتشاشات تصادفی نیز وابسته است. راه حل این مساله، تلفیق داده های چند حسگر غیر متجانس می باشد. اطلاعات به دست آمده از این روش کامل تر و دارای دقت و قابلیت اطمینان بالاتری است. در این تحقیق، ترکیب حسگرهای بینایی، جریان، کرنش و ارتعاشات به منظور پیش بینی وضعیت سایش سطح آزاد ابزار پیشنهاد شده است. مدل سیستم استنتاج عصبی فازی تطبیقی (ANFIS) بهینه شده جهت تلفیق مشخصه های سیگنال بافت سطح، جریان موتور، کرنش و ارتعاشات توسعه شده است. ساختار مدل ANFIS پیشنهادی دارای چهار ورودی و یک خروجی می باشد. ورودی های مدل شامل بی نظمی بافت سطح قطعه کار (که توسط تبدیل موجک فیلتر شده) ، انتگرال حاشیه ای زمان فرکانس سیگنال جریان موتور اسپیندل و بی نظمی شانون سیگنال های کرنش و ارتعاشات ابزار می باشد. نتایج به دست آمده نشان داد با استفاده از مدل ANFIS بهینه شده می توان مشخصه های سیگنال ها را تلفیق و با دقت بالایی در پیش بینی وضعیت ابزار استفاده نمود.
    کلیدواژگان: سایش ابزار، پایش وضعیت، تلفیق حسگرها، ANFIS، الگوریتم های فرا ابتکاری
  • محمد کی منش، حامد رضوی * صفحات 119-129
    فرآیند نورد سطحی به همراه ارتعاشات فراصوت (UASR) ، یکی از برجسته ترین روش های تغییر شکل پلاستیک شدید و ایجاد ساختار ریزدانه می باشد. هدف از این مقاله این است که تاثیر ارتعاشات فراصوت در فرآیند نورد سطحی، به طور تجربی مورد بررسی قرار گیرد. در این راستا، هورن مورد نظر جهت ارتعاش مود طولی طراحی و ساخته شد که در آن هورن (ابزار) می تواند با اعمال فشار استاتیک و همچنین ضربات دینامیکی، در خواص مکانیکی سطح فلز، تغییر ایجاد کند. آزمون تجربی برای سه نمونه CK15، CK45 و CK60 (کم کربن، متوسط کربن و پرکربن) با حضور و بدون حضور ارتعاشات فراصوت انجام گردید. میکرو سختی سطحی نمونه ها بعد از انجام فرآیند UASR، نسبت به حالت معمولی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد هرچه فشار استاتیک بالاتر باشد، میکرو سختی سطحی نمونه ها افزایش بیشتری می یابد، ضمن این که اعمال ارتعاشات فراصوت در فرآیند UASR نیز می تواند میکرو سختی سطحی را با افزایش قابل توجهی مواجه نماید. از طرفی مشاهدات تجربی نشان داد که اثر گذاری ارتعاشات فراصوت بر فرآیند نورد سطحی، در نمونه های پرکربن بیشتر است. سپس طی مقایسه ای نسبی، عمر خستگی برای سه جنس ذکرشده، با دامنه های ارتعاشی مختلف بررسی شد که بهبود عمر نسبی خستگی در فرآیند UASR خصوصا در دامنه های ارتعاشی بالاتر نشان داده شده است.
    کلیدواژگان: فرآیند نورد سطحی به همراه ارتعاشات فراصوت، UASR، ریزسختی سطحی، عمر نسبی خستگی
  • عباس وفایی صفت *، محمد قرامحمدی صفحات 131-144
    تولید فلزات ریزساختار فوق ریزدانه و نانو در سال های گذشته موردتوجه محققان و مهندسان قرارگرفته است. هدف از تولید این مواد با روش های خاص، دستیابی به قطعات سبک وزن با استحکام و قابلیت بالاست. روش های متنوعی برای تولید قطعات توپر با مقاطع گرد و یا مربع با استفاده از فرآیند تغییر شکل شدید توسط محققین ارائه شده است. اما در خصوص تولید لوله های با استحکام به وزن بالا، کارهای به نسبت کمتری ارائه گردیده است. آلیاژ استفاده شده در این پژوهش از گروه آلومینیوم به شماره 3003 بود که دارای استفاده صنعتی و به لحاظ خصوصیات ساختاری قابلیت تحمل کار سرد خوبی بود. در این مقاله، یک روش اکستروژن مستقیم برای تولید لوله با استحکام بالا ارائه شده است. اغلب مطالعات گذشته بیشتر روی زاویه کانال 90 درجه صورت پذیرفته است، اما در این پژوهش با دیدی جدید زوایای بالای 90 درجه نیز به طورجدی بررسی شده است. نتایج توزیع کرنش و تنش در نمونه های شبیه سازی شده جهت به دست آوردن زاویه داخلی و خارجی بهینه موردبررسی قرارگرفته است. بعد از به دست آوردن زوایای بهینه، قالب موردنیاز ساخته و نمونه ها به صورت عملی مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج تجربی نشان داد که استفاده از این زوایا در فرایند تغییر شکل شدید لوله ی آلومینیوم گروه 3003، باعث افزایش قابل توجه استحکام کششی و سختی می شود.
    کلیدواژگان: ایکپ لوله، شبیه سازی المان محدود، آلومینیوم 3003
  • امین کلاه دوز *، ساسان امینیان صفحات 145-157
    برای تولید قطعاتی که دارای خواصی مناسب و در نزدیک ترین حالت تولید به شکل نهایی باشند می توان از انواع فرآیند های شکل دهی نیمه جامد استفاده نمود. تیگزوفورجینگ به مجموعه ای از فرآیندهای نیمه جامد گفته می شود که در آن عملیات شکل دهی برای موادی با کسر جامد کمتر از 55% صورت بگیرد. هدف از این مقاله بررسی تاثیر دما (یعنی دمای قالب و قطعه خام) برای تولید قطعه ای نسبتا پیچیده است. خروجی های مورد بررسی نیز ریزساختار و مشخصات مکانیکی قطعه تولیدی در نظر گرفته شده است. برای این منظور یک سری آزمایشات عملی صورت گرفته است. همچنین داده های حاصل در این آزمایشات با مقادیر استخراجی از شبیه سازی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که با افزایش دمای قالب، ریزساختار درشت تر می شود. همچنین در این حالت ساختار غیر همگنی به وجود می آید. نتیجه این اتفاق کاهش سختی به مقدار 5/12% است. البته نیروی شکل دهی نیز کاهش یافته که مقدار 6/20% گزارش شده است. همچنین رشد دانه ها با افزایش دمای قطعه و مدت زمان نگه داری نشان داده شده است. می توان گفت برای مدت زمان نگه داری min5 دقیقه، چنانچه دما از oC570 به oC600 افزایش یابد، مقدار اندازه دانه 3/5% افزایش می یابد. یا برای دمای oC570 افزایش زمان نگه داری از min5 به min30 موجب افزایش 9/73% در اندازه دانه می گردد. در ادامه برای بهبود سختی نمونه ها از عملیات T6 استفاده شده است. با استفاده از این عملیات، میزان سختی 3/17% افزایش یافت. دلیل این امر شکسته شدن فاز یوتکتیک و تبدیل آن به ساختار همگن و کروی است.
    کلیدواژگان: تیگزوفورجینگ، آهنگری غیر هم دما، دمای قالب، دمای قطعه، مدت زمان نگه داری
|
  • M. Rahimi, Esbo, E. Alizadeh *, S.M. Rahgoshay, M. Khorshidian, S.H.M. Saadat Pages 1-16
    Correct heat management is one of the major problems in fuel cells that should be somehow solved. The performance of the cell at high temperatures causes the membranes to dry, increasing ohmic resistance of cell, shrinking and rupture of membranes and at low temperatures decrease the reaction rate, voltage, efficiency, output power, as well as condensation of water and occurrence of flooding at the cathode side. Increasing power in fuel cells associated with increasing the number of cells in a fuel cell stack. By increasing power, high flow rate of the cooling fluid is required to dissipate more generated heat. Increasing cooling flow rate increases the volume of the cooling system, parasitic power and reduces the efficiency of the stack. In this paper, using of nanofluids as an approach to solving this problem is presented and its effect on reducing the parasitic power is investigated. The results showed with using mixture of water and 2% volume fraction of Al2O3, at Re=6000 the temperature difference of all parts of flow field compare to inlet is smaller than 5℃. At the case that base fluid is used, this goal achieved at Re=9000.
    Keywords: Cooling Flow Field, Nanofluid, Heat Management, PEM Fuel Cell, Convective Heat Transfer Coefficient
  • M. Montazeri, GH *, S.M. Hosseini, A. Imani Pages 17-32
    In this paper, a Min-Max controller design is presented for a double shaft unmixed turbofan engine’s thermodynamic model at design point. For this objective, first, the safe operation’s limitations for turbofan engine are determined from the related catalogues and references and used in controller design process. Thermodynamic Modelling and controller design are conducted in Simulink environment of MATLAB software. Simulation results show that the controller effectively provides the thrust command and the limitations of high pressure spool speed and acceleration, output pressure of high pressure compressor and output temperature of combustion chamber are satisfied and surge, stall and flameout events are prevented.
    Keywords: Min-Max controller, Turbofan Engine’s Thermodynamic Model, Safe Operation’s Limitation, Surge, Stall Phenomena
  • M. M. Doustdar * Pages 33-42
    In this paper, design and simulation of fuel control unit (FCU) for a widespread turbojet engine is presented. For this purpose, a brief review on importance of control strategy and engine control modes is firstly presented. Next, the steady state and transient modeling flowchart for the engine is explained and a dynamic model for prediction of engine behavior is developed based on the described flowchart. Then, In order to confirm the ability and effectiveness of the used approaches, the engine simulation results are compared with the experimental results and the good agreement between them illustrates the effectiveness of the steady state and transient modeling. After that, the designed strategy for the engine fuel control unit is described in details and the mathematical equations of FCU parts are presented. Moreover, the mathematical modeling is used for development of a simulation model in SimHydraulic software and the FCU behavior is studied using the developed model. Finally, integration between engine and FCU simulation is done and the simulation results are presented in order to confirm the design and simulation process. The proposed design in this paper can be used for other similar case studies as a regular approach.
    Keywords: Turbojet Engine, FCU, Steady State Simulation, Transient Simulation
  • M. Mazidi. SHaraf, abadi *, S. M. Vaezi, A. Sadreddini Pages 43-52
    In recent centuries energy has become of great importance due to the shortage of energy resources and energy losses. Efficient use of energy and minimizing energy waste has become one of the largest research purposes and achieving this goal has provided the field of production of the devices. In this research, the construction of a high-temperature heat pipe with mercury as the working fluid as well as CFD simulation of the heat pipe is investigated and the obtained results are presented. The factors affecting the heat transfer of the heat pipe, including the evaporator and condenser internal heat transfer coefficients and the thermal conductivity coefficient are empirically and numerically investigated and the results are reported as the diagram. The results show that the heat pipe in the heat flux of 278 watts has an efficiency of 0.89 and has the lowest thermal resistance (R=1.3 °C/W) against the heat transfer, which has a better performance than the lower input heat fluxes. The heat pipe built in temperature range close to the design conditions delivers more acceptable performance.
    Keywords: Heat Pipe, Heat Pipe Working Fluid, High Temperature Heat Pipe, Merritt Number
  • A. Aghaei, H. Khorasanizadeh *, Gh.A. Sheikhzadeh Pages 53-66
    The flow affected by a magnetic field is applied in cooling electronic devices and voltage transformers and in physical phenomenon such as geology. In this study, the effects of magnetic field on the flow field and heat transfer of Cu-water nanofluid natural convection and by considering the Brownian motion of nanoparticles have been studied in a trapezoidal enclosure. The study has been done for Rayleigh numbers 103 to 1010, Hartmann numbers 0 to 100 and the nanoparticles volume fraction of 0 to 0.04. The governing equations have been solved numerically by use of finite volume method and SIMPLER algorithm. The results showed that by applying the magnetic field and increasing it, the nanofluid convection and the strength of flow decrease and the flow tends toward natural convection and finally toward pure conduction. For all of the Reynolds numbers and volume fractions which are considered, by increasing the Hartmann number, the average Nusselt number decreases.
    Keywords: Nanofluid, Natural Convection, Magnetic Field, Hartmann Number, Variable Properties, Turbulent Flow, k-? Model
  • M. Varmazyar *, S.R. Hamzeloo Pages 67-75
    Electromagnetic launcher uses electrical energy to launch an armature. In order to simulate the movement of this type of launchers, it is necessary to solve the Maxwell equations in rails and armature. Due to the high acceleration and low speed of the armature at the start of the movement, it is necessary to apply the non-uniform meshes at the beginning of the rails. Changes in the physical properties of the rail and armature must be considered versus the temperature. The calculated results are in the agreement with the experimental velocity results reported in the previous study. The magnetic contours indicate that the high share of electrical current passes through the interior of the rails and the armature. The results of the temperature distribution show that the highest temperature is produced in the armature wings and the inner edge of the rails. The effect of temperature and magnetic force distribution on the thermal stress in rails and armature has been investigated and it has been shown that the moment of occurrence of the highest thermal stress in rails and armature is different.
    Keywords: Electromagnetic Launcher, Rail, Armature, Temperature Distribution, Flexible Support, Thermoelastic Analysis
  • A. Shaker, M. Khodadad *, H. Ashrafi Pages 77-89
    In this research, the governing differential equation of heat conduction problem in a non-homogenous, functionally graded material (FGM) is solved using the boundary elements method (BEM). Except for some limited cases, there is not known Green function or fundamental singular solution for this kind of problems, which is necessary to have the boundary elements analysis. In this paper, the thermal conductivity of the functionally graded plate is considered as a quadratic function of one direction and then an auxiliary variable is introduced into the governing differential equation in order to simplify the problem to a kind with known fundamental singular solution and therefore, heat transfer is solved in a 2D functionally graded material by simple boundary elements method which is not possible by common methods. Based on the proposed approach, a computer code is developed using the MATLAB. The validity of this developed code is verified by solving and analyzing a number of heat transfer problems.
    Keywords: Heat Conduction, Boundary Element Method, Functionally Graded Material, Quadratic Function
  • M. Zia, A. Fazli *, M. Soltanpour Pages 91-102
    In this paper, a novel high speed forming process called warm electrohydraulic forming (WEHF) process is introduced. In this new forming process, the blank is heated before the forming process and then formed using the Electrohydraulic forming process. In order to investigate the formability improvement in this hybrid process, first the electrohydraulic forming of aluminum alloy AA5182-O at room temperature is simulated using the commercial software LS-DYNA and the results of simulation are verified with the experimental results available in the literature. After verification, the warm electrohydraulic forming process in different temperatures is simulated and the Forming Limit Diagrams (FLD) are obtained and compared to each other. The results indicate that considerable improvement in formability of the aluminum alloys in warm electrohydraulic forming process in different forming paths. Due to the ability of the WEHF in formability improvement, a novel WEHF is introduced and its formability improvement is investigated. In the experimental tests 23.6% increasing in failure strain of aluminum alloy is observed at WEHF in comparison with EHF. Therefore the formability improvement in WEHF process can be concluded.
    Keywords: Warm Electrohydraulic Forming, Formability, Temperature, Finite Element Simulation
  • M. Danesh , S. Danesh *, Kh. Khalili Pages 103-118
    Currently, most of the available tool wear condition monitoring systems are based on the signal features quantities that are correlated with tool wear. The evaluation of tool wear based on one sensor is not reliable because the measured features depends not only on tool wear but also on other process parameters and random disturbances. For solving this problem, multi sensor data fusion is used to combine disparate sensory data. The obtained information are more accurate and reliable. In this research, combination of vision, current, strain and vibration sensors for predicting flank wear land is proposed. An optimized adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) model is developed to fuse the surface image, motor current, strain and vibration signal features. The structure of proposed ANFIS model has four inputs and one output. The inputs of the model are entropy of surface image (which is filtered by undecimated wavelet transform), time-frequency marginal integral of the motor current, Shannon entropy of strain and Shannon entropy of vibration signals, while output of the model is the flank wear. The results showed that the optimized ANFIS model can be used to fuse the signal features and predict tool flank wear with high accuracy.
    Keywords: Cutting Tool, Wear, Sensor Fusion, ANFIS, Meta-Heuristic Algorithms
  • M. Keymanesh, H. Razavi * Pages 119-129
    Ultrasonic assisted surface rolling (UASR) process is one of the most prominent methods to create severe plastic deformation and fine-grained structures. The aim of this paper is to study the ultrasonic vibration effects in surface rolling process, experimentally. In this regard, the desired horn was designed and manufactured in order to vibrate at longitudinal mode, which the proposed horn is able to change the mechanical properties of the metal surface by applying static pressure and dynamic impacts. Experimental tests were performed for three samples: CK15, CK45 and CK60 (Low, medium and high carbon) with and without applying ultrasonic vibrations. Micro surface hardness tests of samples were compared before and after UASR. The results showed that the higher static pressure leads to the higher micro surface hardness of samples. In addition, the use of ultrasonic vibrations in UASR can cause considerable rise in micro surface hardness. Based on the experimental results, it was found that, applying ultrasonic vibrations in surface rolling process are more effectiveness specifically in high carbon samples. Fatigue life investigation in various amplitudes showed the relative fatigue life improved in UASR process, especially in high vibrations amplitudes.
    Keywords: Ultrasonic Assisted Surface Rolling Process, UASR, Micro Surface Hardness, Relative Fatigue Life
  • A. Vafaeesefat *, M. Gharamohammadi Pages 131-144
    Productions of metallic ultra-fine and Nano microstructure have been addressed by researchers and engineers in recent years. The purpose of the production of these materials with specific procedures is to achieve lightweight parts with high strength and capabilities. Various methods for manufacturing solid round or square sections using equal channel angular pressing have been offered by researchers. However, few researches have been reported the production of pipes with high strength-to-weight property. A direct extrusion method is proposed for the production of high-strength tubes. Aluminum alloy 3003 that is widely used in industries because of the structural characteristics of a cold working is used in this study. Previous studies have been focused on channel angle of 90o, but in this study, angles above 90o are investigated. Strain and stress distribution results in finite element simulation have been used to obtain the optimal internal and external channel angles. The optimal channel angles are first investigated by simulation results. The required die with optimal channel angles was then manufactured and the samples were experimentally tested. The results showed that the use of these angles with optimal channel angels in equal channel angular presses for aluminum 3003 tube increases significantly the tensile strength and hardness.
    Keywords: ECAP Pipe, Finite Element Simulation, Aluminum 3003
  • A. Kolahdooz *, S. Aminian, Dehkordi Pages 145-157
    Semi-solid metal (SSM) processing has been used to produce of the engineering components with the suitable proper-ties and at the closet form of the final part. Thixoforging is one of SSM processes that in this process the forming opera-tion is performed on materials with the solid fraction of less than 55%. The purpose of this paper is to discuss on the temperature (mold and specimen temperature and holding time) for the producing of a relatively complex piece. The characteristics of the microstructures and mechanical properties of thixoforged Al-A356 alloy were studied. For this aim, some experimental tests were done. Also the results of these tests are compared with the results of simulations. The results showed that by increasing mold temperature, causes more inhomogeneous microstructure and therefore the hardness and forming force decreased %12.5 and %20.6 respectively. Also the results showed that increasing the spec-imen temperature and holding time, the grain size of primary α–al phase increased. For example in holding time of 5 min, by increasing the temperature from 570°C to 600°C, the grain size of primary α–al increased 3.5 percent. Also in the temperature from 570°C, by increasing holding time of 5 min to 30 min, the grain size of primary α–al increased 73.9 percent. In this work, the T6 heat treatment process was used for improving the hardness. The hardness was in-creased %17.3, because of changing in primary α–al phase and produced the homogeneous microstructure.
    Keywords: Thixoforging, Non-Isothermal Forging, Mold Temperature, Slug Temperature, Holding Time