فهرست مطالب

مهندسی مکانیک - سال چهل و هشتم شماره 4 (زمستان 1397)
  • سال چهل و هشتم شماره 4 (زمستان 1397)
  • تاریخ انتشار: 1397/11/10
  • تعداد عناوین: 40
|
  • میثم آتش افروز *، سید عبدالرضا صفحات 1-10
    در این پژوهش، اثرات غیر خاکستری گازهای تابشی بر انتقال گرمای جابجایی مرکب آزاد و اجباری در یک کانال شیبدار و دارای جدایش جریان، مورد مطالعه قرار می گیرد. توزیع ضریب جذب محیط در تمام محدوده طیف از طریق محاسبات دقیق خط به خط بر اساس پایگاه داده HITRAN2008 بدست می آید. برای شبیه سازی محیط غیر خاکستری، یکی از موثرترین و جدیدترین مدلهای طیفی به نام روش توزیع k تمام طیف، بکار گرفته می شود، در حالیکه محاسبات مربوط به محیط خاکستری بر اساس ضریب جذب میانگین پلانک انجام می شود. بعلاوه،تاثیر شیب کانال بر رفتارهای هیدرودینامیکی و حرارتی جریان سیال در هر دو محیط خاکستری و غیر خاکستری بصورت نموداری بررسی می شود. نتایج این تحقیق نشان می دهدکه با افزایش شیب کانال، ضریب اصطکاک و عددهای ناسلت جابجایی، تابشی و کل بروی دیواره پایینی کانال، بطور قابل توجه ای افزایش می یابند. همچنین، نتایج محیط خاکستری با نتایج محیط غیر خاکستری به عنوان"حالت واقعی" مقایسه می شوند. این مقایسه نشان می دهد که تفاوت میان نتایج این دو محیط، با افزایش شیب کانال زیاد شده، بطوریکه بیشترین اختلاف میان نتایج، مربوط به کانالهای عمودی است.
    کلیدواژگان: محیط غیر خاکستری، روش توزیعk تمام طیف، انتقال گرمای مرکب، انتقال گرمای تابشی، جدایش جریان
  • عباس ابراهیمی *، میلاد آذردار صفحات 11-18
    در پژوهش حاضر، روشی برای شبیه سازی بلوک دیاگرامی یک توربین باد محور افقی مرجع با مکانیزم کنترل توان زاویه پیچ ارایه شده است. از روش مهندسی تقریب تحلیلی برای مدل آیرودینامیک روتور و تخمین ضریب توان توربین و از کنترلگر PID برای کنترل زاویه پیچ پره روتور استفاده شده است. همچنین بستر نرم افزار امسیم برای پیاده سازی معادلات حاکم بر سیستم انتقال توان و ژنراتور و سپس ترکیب مدل آنها با بخش آیرودینامیک و کنترلگر به کار گرفته شده است. به کمک مدل بلوک دیاگرامی پیشنهادی، رفتار گذرای توربین و عملکرد کنترل زاویه پیچ در تنظیم توان خروجی برای حالتی که پروفیل سرعت باد ورودی به صفحه روتور طی 130 ثانیه به صورت خطی از 21 تا 8 متربرثانیه تغییر می کند، بررسی شده است. نتایج نشان دهنده دقت قابل قبول مدل برای پیش بینی رفتار عملکرد توربین است. همچنین استفاده از مدل آیرودینامیک و کنترلگر دقیق تر موجب بهبود نتایج می شود. اعتبارسنجی شبیه سازی با مقایسه عملکرد توربین با نتایج توربین مرجع انجام شده است.
    کلیدواژگان: توربین باد محور افقی، شبیه سازی بلوک دیاگرامی، کنترل توان، نرم افزار AMESim
  • رضا ابراهیمی، مصطفی غیور *، حشمت الله محمدخانلو، رضا تیکنی صفحات 19-28
    هدف اصلی این مقاله، پیش بینی رفتار دینامیک غیرخطی یک سیستم روتور هم محور تعلیق شده توسط دو یاتاقان مغناطیسی فعال (AMB) و تماس با دو یاتاقان کمکی می باشد. سیستم مورد نظر، با ده درجه آزادی در دو صفحه طولی عمود بر هم مدل سازی می شود. در این مدل، ممان های ژیروسکوپی دیسک ها و کوپلینگ هندسی بین قطب های AMB لحاظ شده است. معادلات دیفرانسیل غیرخطی حرکت با استفاده از معادله لاگرانژ استخراج و با روش عددی رانگ – کوتا حل شده اند. سپس اثرات نابالانسی، بهره کنترل تناسبی و مشتقی روی رفتار دینامیکی سیستم روتور هم محور – AMB، با استفاده از مسیر های مداری، طیف توان، مقاطع پوانکاره و نمودار های دوشاخگی بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که نابالانسی و بهره های کنترلی اثرات قابل ملاحظه ای بر پاسخ های دینامیکی سیستم روتور هم محور – AMB دارند. همچنین نتایج تحلیل، رفتار های غیرخطی متنوعی را از جمله حرکات با دوره تناوب 2T، شبه تناوبی و نیز پدیده پرش، آشکار می کنند که می تواند راهکار هایی را به مهندسان و محققان در رابطه با طراحی و مطالعه سیستم های روتور هم محور – AMB یا بعضی از توربوماشین ها در آینده بدهد.
    کلیدواژگان: روتور هم محور، یاتاقان مغناطیسی فعال، یاتاقان کمکی، دینامیک غیرخطی، دوشاخگی
  • سید محمود ابوالحسن علوی، فاطمه نوری، سید احسان شکیب *، محمد مصطفی غفوریان صفحات 29-37
    در این پژوهش به تحلیل ترمودینامیکی و اگزرژتیکی سه نوع چرخه توربین گازی کوپل شده با آب شیرین کن گرمایی چند مرحله ای با تراکم بخار ((METVC پرداخته شده است. سیستم اول چرخه توربین گاز ساده (بدونشخیصثشکل ها به صورت شکل 17 شوند در ضمن کلیه شکل ها به گونه ای باشند که اگر پرینت سیاه و سفید شود نمودارها قابل متمایز باشند با کfn تزریق بخار) می باشد. در سیستم دوم تزریق بخار به داخل محفظه احتراق ((STIIC و در سیستم سوم تزریق بخار قبل از محفظه احتراق(STIBC) صورت گرفته است. در ابتدا با ثابت نگه داشتن پارامترهای طراحی از قبیل نسبت فشار کمپرسور، دمای محصولات احتراق، فشار بخار محرک و… ،عملکرد این سه مدل بررسی شده است و سپس با استفاده ازکد محاسباتی تاثیر هر یک از این پارامترها بر راندمان اگزرژی، توان خروجی، نرخ تخریب اگزرژی و عوامل موثر بر تولید توان و آب شیرین مطالعه شده است. نتایج نشان می دهند که راندمان اگزرژی در مدل های با تزریق بخار،4 درصد نسبت به مدل بدون تزریق بخار افزایش می یابد و در مدل های STIIC و STIBC با اعمال تزریق بخار، به ترتیب نرخ تخریب اگزرژی با روند کاهشی به ترتیب به 22/80 و 26/81 مگاوات خواهد رسید درحالی که در مدل بدون تزریق بخار این پارامتر 75/82 مگاوات می باشد.
    کلیدواژگان: تحلیل انرژی و اگزرژی، تزریق بخار، نرخ بازگشت ناپذیری(تخریب اگزرژی)، تولید همزمان، آب شیرین کن تبخیری چند مرحله ای
  • میر بیوک احقاقی *، کیهان کوزه گر غیاثی، محمد وجدی صفحات 39-46
    پمپ های گریز از مرکز در صنایع مختلف، کاربردهای فراوانی دارند. از این رو در این مطالعه، تاثیر تعداد پره های مختلف بر روی عملکرد پمپ گریز از مرکز به صورت عددی بررسی شده است. برای بررسی، جریان در پروانه و حلزونی پمپ به صورت عددی با نرم افزار سی اف ایکس شبیه سازی شده است. روش عددی حجم محدود به همراه مدل آشفتگی کا- امگا- اس اس تی برای تحلیل عددی مورد استفاده قرار گرفته است. جریان در پروانه و حلزونی به ترتیب با دستگاه مختصات چرخان و ساکن تحلیل شده است و نتایج با رابط روتور ایستا به یکدیگر کوپل شده اند. مطالعه برای 5 پروانه با تعداد پره های 5 ،6 ،7 ، 8 و9 صورت گرفته است. منحنی هد - دبی پمپ گریز از مرکز 6 پره ای با یک مدل واقعی مقایسه شده است، با توجه به کم بودن خطای عددی می توان با اطمینان بالا از این مدل شبیه سازی شده، استفاده کرد. نتایج، حاکی از افزایش هد و کاهش بازده پمپ با افزایش تعداد پره می باشد. نهایتا تعداد پره ی بهینه برای پمپ مورد نظر بدست آمده است.
    کلیدواژگان: پمپ گریز از مرکز، شبیه سازی عددی، پروانه، هد پمپ
  • سید رضا امیرآبادی زاده *، علی شکوه فر، احسان رحیمی بالایی، حامد ثابت، حسین ابراهیم نژاد خالجیری صفحات 47-55
    در این کار پژوهشی، سه لایه جوش کامپوزیتی حاوی ذرات دی بوراید تیتانیوم (TiB2) بر روی فولاد ساده کربنی ST37 به وسیله فرآیند جوشکاری توپودری توسط سیم جوش های حاوی 100% پودر TiB2 و دیگری حاوی 50% پودر TiB2 به همراه 50% پودر آهن اعمال شد. سپس از آزمون های سایش و سختی سنجی برای بررسی رفتار سختی و سایش نمونه ها استفاده شد. نتایج نشان داد که با افزایش درصد حجمی TiB2 در ریزساختار، سختی لایه ها افزایش یافت. همچنین بالاترین مقاومت به سایش مربوط به لایه سوم نمونه جوشکاری شده با سیم جوش حاوی 50% پودر TiB2 و پس از آن مربوط به لایه اول نمونه جوشکاری شده با سیم جوش حاوی 100% پودر TiB2 بود. بررسی میکروسکوپ الکترونی روبشی سطوح سایش نمونه ها نیز نشان داد که با افزایش درصد حجمی TiB2 در لایه ها، عمق خطوط سایش به ترتیب در لایه های سوم و دوم، کاهش و مقدار کندگی ذرات از سطح نیز به ترتیب در لایه های سوم و دوم نسبت به لایه اول افزایش یافت. همچنین مشخص شد که مکانیزم سایش با افزایش لایه ها، از شخم زنی به کندگی تغییر کرد.
    کلیدواژگان: لایه کامپوزیتی، فولاد ساده کربنی، دی بوراید تیتانیوم، سختی، مقاومت سایشی
  • مهرداد بزاززاده، محسن آقا سید میرزابزرگ، مرتضی حمزه زاده * صفحات 57-66
    هدف این مقاله طراحی بهینه یک شیار محیطی برای کمپرسور گذرصوتی روتور 37 ناسا است. پارامترهای طراحی شامل عمق، عرض و موقعیت قرارگیری شیار و توابع هدف شامل حاشیه وامانش و راندمان بیشینه می باشند و از نسبت فشار وامانش به عنوان معیاری برای انتخاب طرح بهینه استفاده شده است. مدل سازی ریاضی کمپرسور که شامل برقراری رابطه بین متغیرهای طراحی و توابع هدف می باشد، با استفاده از شبکه های عصبی صورت گرفته است. به منظور آموزش شبکه های عصبی، از نتایج حاصل از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) برای 123 نقطه طراحی استفاده شده است. در ادامه، طراحی بهینه به وسیله الگوریتم ژنتیک چند هدفه انجام شده است که منجر به مجموعه ای از پاسخ های بهینه (پرتو فرانت) گردیده است. پس از مرتب سازی این مجموعه بر اساس بیشترین حاشیه وامانش، اولین پاسخی که نسبت فشار وامانش آن بیشتر از نسبت فشار وامانش حالت پوسته صاف بود به عنوان پاسخ نهایی انتخاب گردید. شبیه سازی این طرح نشان داد که شیار بهینه منجر به افزایش 2/6 درصدی حاشیه وامانش می شود و تاثیر بسیار ناچیزی بر راندمان کمپرسور دارد.
    کلیدواژگان: شیار محیطی، بهینه سازی، الگوریتم ژنتیک چند هدفه، شبکه های عصبی، حاشیه وامانش، CFD
  • رضا پیل افکن *، سینا خواجه زاده صفحات 67-76
    در دهه گذشته ار هاتعاش نانو تیر های پیزوالکتریک و پیزومغناطیس مورد توجه پژوهشگران بوده است. عموما علاوه بر میدان های جابجایی، میدان های الکترومغناطیس نیز بدلیل کوچک بودن نسبت عرض به طول هندسه تیر، بصورت یک بعدی در نظر گرفته می شود. این امر اعمال شرایط مرزی الکترومغناطیسی بر وجوه بالایی و پایینی تیر را دشوار می سازد. در این مطالعه ارتعاش آزاد تیر تیموشنکو دارای خواص مگنتو‐الکترو‐الاستیک با در نظر گرفتن تئوری الاستیسیته غیر موضعی خطی، با فرض میدان های جابجایی یک بعدی و میدان های الکترومغناطیس دو بعدی بررسی شده است. معادلات حالت که بصورت جفت شده انتگرال-دیفرانسیل می باشند با یک روش تربیع دیفرانسیلی با تابع درونیاب نقطه شعاعی بهبود یافته گسسته سازی شده اند. پاسخ فرکانسی سیستم و شکل مود ها در شرایط مرزی دیریکله و نیومان در دوحالت مدارباز و مداربسته مورد بررسی قرار می گیرد. برای اعتبار سنجی، فرکانس های بدست آمده با نتایج مسئله کاملا یک بعدی مشابه، مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: نانوتیر الکترومغناطیس، الاستیسیته غیرموضعی، روش های بدون مش، تابع درونیاب نقطه ای شعاعی، تئوری تیموشنکو
  • مهدی ترشیزی، حسن خالقی *، کاظم محمدزاده صفحات 77-85
    در مقاله حاضر جریان واکنشی مغشوش درون یک ماده متخلخل با توسعه یک کد کامپیوتری مدل می گردد. معادلات انرژی مجزا برای فازهای سیال و جامد با روش عدم تعادل حرارتی، معادلات اغتشاش k-ε با روش تجزیه مضاعف و آهنگ مصرف سوخت براساس رابطه یک مرحله ای آرنیوس اعمال شده اند. مدل سازی اغتشاش منجر به نزدیکی نتایج مدل سازی با نتایج تجربی گردید. اغتشاش موجود در جریان موجب تاثیر بیشتر پخش و انتقال حرارت به ناحیه پیش گرمایش شده و بیشینه دمای کمتری در ناحیه احتراق بوجود می آید اما در احتراق با هوای اضافه، تفاوت دما در ناحیه بالادست جریان مشاهده نمی شود. نتایج نشان داد که با کاهش تخلخل در ناحیه ی احتراق، دمای سیال در طول مشعل کاهش بیشتری می یابد به طوری که برای ضریب تخلخل 95/0 و 7/0 دمای بیشینه به ترتیب حدود 16% و 18% کاهش می یابد. حداکثر اختلاف دما با هوای اضافی 67% حدود 400 کلوین می باشد که در موقعیت m01/0x= رخ می دهد. این اختلاف برای حالت بدون هوای اضافی حدود 200 کلوین در موقعیت m045/0x= می باشد.
    کلیدواژگان: مشعل متخلخل، اغتشاش، جریان واکنشی، تجزیه ی مضاعف، تعادل غیرگرمایی
  • سید مهدی چاووشیان، مصطفی تقی زاده *، آرمین کروتی صفحات 87-95
    در این مقاله طراحی و ساخت نمونه ی آزمایشگاهی از دستگاه توانبخشی به منظور انجام تمرینات ایزوکینتیک با استفاده از عملگر نیوماتیک ارائه شده است. در انجام تمرین ایزوکینتیک حرکت فعال عضو با سرعت ثابت بایستی تامین گردد. برای تامین این حرکات عملگر مورد استفاده بایستی یک مقاومت تطبیق یافته در برابر تلاش بیمار را تامین کند. بنابراین چالش اصلی، طراحی کنترل کننده ی سرعت برای عملگر در حضور اغتشاش اعمالی توسط بیمار است. این امر با استفاده از عملگرهای الکتریکی در سطوح تجاری تامین شده است. اما در کنار هزینه ی بالای این ابزارهای تجاری، نرمی پایین عملگرهای الکتریکی مهمترین مشکل استفاده از آنها در توانبخشی است. استفاده از عملگرهای نیوماتیکی قیمت نهایی را کاهش داده و سیستم را از مزایای عملگرهای نیوماتیک نظیر نرمی بالا و نسبت توان به وزن بالا بهره مند می سازد. این امر مستلزم فائق آمدن بر مشکل کنترل سرعت عملگر نیوماتیک در حضور چالش های مطرح شده برای انجام تمرینات ایزوکینتیک است. در این تحقیق مدلسازی سیستم و طراح کنترل کننده ی سرعت برای حالت انقباض عضله ی پا مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج آزمایشگاهی امکان استفاده از عملگر سرونیوماتیکی برای تامین حرکات ایزوکینتیک در توانخبشی پا، را به خوبی نشان می دهد.
    کلیدواژگان: دستگاه توانبخشی پا، تمرینات ایزوکینتیک، نیوماتیک، کنترل
  • محمود چهارطاقی *، غلامرضا فغانی، محمد شیخی، رضا طاهری صفحات 97-106
    در مقاله حاضر یک موتور استرلینگ نوع بتا جهت تولید همزمان گرمایش و برق (CHP) پیشنهاد شده است. مزایای آنها از جمله انعطاف پذیری در سوخت و منبع گرمایی، سر و صدای کم و راندمان گرمایی بالاتر می باشند. همچنین در فرایند تولید قدرت، مقداری گرما به محیط دفع می گردد، که قابل بازیابی است و بنابراین آنها پتانسیل مناسبی جهت تولید همزمان دارند. در این پژوهش، مدل به کار رفته جهت تحلیل عملکرد، آدیاباتیک غیرایده آل می باشد، که تلفات گرمایی و اصطکاکی در اجزای مختلف موتور لحاظ شده است. شبیه سازی عملکرد سیستم توسط یک کد عددی توسعه داده شده با نرم افزار MATLAB صورت گرفته است. برای اعتبار سنجی مدل، از مشخصات موتور استرلینگ GPU-3 استفاده شده و با نتایج آزمایشگاهی و مدل های گذشته مقایسه شده است. سپس یک موتور استرلینگ نوع بتا جهت تولید همزمان گرمایش و برق پیشنهاد گردید. همچنین تاثیر دور موتور، طول بازیاب و دمای منبع گرم روی راندمان الکتریکی و CHPمورد بررسی قرار گرفت. در نهایت توان الکتریکی 11263 W و توان گرمایی 21653 W با راندمان الکتریکی 27. 78% و راندمان CHPبرابر با 81. 19% حاصل گردید.
    کلیدواژگان: موتور استرلینگ، تولید همزمان، آدیاباتیک، بازیاب
  • رضا حسن زاده قاسمی *، محمد هدایتی خدایاری صفحات 107-116
    کنترلگر مود لغزشی با توجه به مقاوم بودن برای کنترل شناور زیرسطحی بسیار مناسب است. پیچیدگی محیط زیر آب و وجود اغتشاشات سبب می شود کنترلگرهای مقاوم از جمله کنترل مود لغزشی در عمل نتایج خوبی را به همراه داشته باشد. در این مقاله کنترلگر مود لغزشی برای هر دو کانال سمت و عمق شناور خودکار زیرسطحی بکار برده شدهو نتایج برای سیستم خطی و غیرخطی در شرایط عدم قطعیت پارامترها و نیز وجود نویز مورد بررسی قرار گرفته است. در صورت وجود نویز اندازه گیری یا معیوب بودن حسگرها، استفاده از مشاهده گرهای حالت می تواند در بهبود نتایج، کمک بزرگی نماید. بدین منظور مشاهده گر فیلتر کالمن برای تخمین متغیر حالت بکار برده شده است. نتایج نشان دهنده کارایی بالای کنترلگر مود لغزشی و فیلتر کالمن در رهگیری مسیر دلخواه می باشد.
    کلیدواژگان: کنترل مود لغزشی، شناور زیرسطحی خودکار، چترینگ، مشاهده گر فیلتر کالمن
  • حامد خسروی، رضا اسلامی فارسانی * صفحات 117-125
    در این تحقیق، تاثیر افزودن نانوذرات رس بر رفتار مکانیکی صفحات مشبک کامپوزیتی تحت بارگذاری عرضی (خمش سه نقطه ای) مورد بررسی قرار گرفت. در گام نخست، به منظور ایجاد فصل مشترک قوی بین زمینه اپوکسی و نانوذرات رس، این نانوذرات توسط عامل کوپلینگ تری گلیسیداکسی پروپیل تری متوکسی سیلان (3-GPTS) اصلاح سطحی شدند. از الیاف تک جهته شیشه به عنوان جز تقویت کننده در ریب ها، از پارچه الیاف شیشه با بافت دوبعدی ساده به عنوان تقویت کننده در پوسته و همچنین از مخلوط رزین اپوکسی به همراه نانوذرات رس اصلاح سطحی شده با درصدهای وزنی مختلف صفر، 1، 3 و 5 درصد به عنوان زمینه در ساخت سازه های مشبک کامپوزیتی با هندسه ایزوگرید استفاده شدند. روند اصلاح سطحی نانوذرات رس توسط آزمون طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه و پراش اشعه ایکس مورد تایید واقع شد. نتایج به دست آمده از آزمون نشان دادند که افزودن 5 درصد وزنی نانوذرات رس اصلاح سطحی شده باعث بهبود قابل توجه خواص خمشی کامپوزیت ها شامل سفتی، نیروی حداکثر و جذب انرژی به میزان 32، 24 و 34 درصد می شود. همچنین مشاهده شد که در صفحات مشبک کامپوزیتی بخش قابل توجهی از جذب انرژی پس از شکست اولیه در نقطه بار حداکثر است که موید تلورانس تخریب بالای این سازه ها می باشد.
    کلیدواژگان: صفحات مشبک کامپوزیتی، کامپوزیت های چندمقیاسی، نانوذرات رس، آزمون خمش سه نقطه ای، جذب انرژی
  • آرزو خسروی، میلاد سلیمی بنی *، حسین بحرینی زاد صفحات 127-131
    شریان سینه ای داخلی (ITA) و ورید سافنوس کوچک (SSV) دو گزینه مناسب برای پیوند بایپس شریان کرونری هستند. هدف این مطالعه بررسی خواص ویسکوالاستیک شریان سینه ای داخلی و ورید سافنوس کوچک تحت کشش و فشار در دمای بدن است. از تحلیل پویای مکانیکی (DMA) برای اندازه گیری خواص ویسکوالاستیک این دو رگ در دما و فرکانس بارگذاری مناسب استفاده شد. مدول ذخیره، مدول اتلافی و زاویه فاز هر دو رگ در دمای 1±37 درجه سلسیوس و تحت فرکانس بارگذاری 1 تا 2 هرتز بررسی شد. متوسط مدول های ذخیره و اتلافی SSV بیشتر از ITA بود. به علاوه SSV سفتی و اصطکاک داخلی بیشتری در فشار در مقایسه با کشش داشت. باوجوداینکه ITA در کشش سفت تر بود، مدول اتلافی کششی و فشاری آن تفاوت قابل توجهی نداشتند. این امر منجر به رفتار لزجتر این شریان در جهت شعاعی شد. نتایج این مطالعه نشان می دهند که SSV سفتی بیشتر و رفتار لزج کمتری نسبت به ITA دارد و این امر در جهت شعاعی تشدید می شود. یافته های این مطالعه می تواند به درک بهتر رفتار مکانیکیاین دو رگ کمک کند.
    کلیدواژگان: ورید سافنوس کوچک، شریان سینه ای داخلی، تحلیل پویای مکانیکی، خواص ویسکوالاستیک
  • سیدضیا دقیقی، محمود نوروزی * صفحات 133-142
    در مقاله حاضر انتقال گرمای جابجایی اجباری سیال غیرنیوتنی قانون توانی درون لوله هم دما به صورت تحلیلی مورد مطالعه قرار گرفته است. جواب های تحلیلی برای جریان های درحال توسعه گرمایی و نیز کاملا توسعه یافته قانون توانی ارائه شده است. در جریان در حال توسعه گرمایی، جواب معادله انرژی به روش جداسازی متغیرها، یک دستگاه معادله دیفرانسیل همگن به صورت اشتورم لیوویل می باشد. توزیع دمای جریان قانون توانی درون لوله برای نخستین بار برای دو حالت رقیق شونده n=0. 2 و نیوتنی n=1 به صورت حل بسته ارائه شده است. نمودار حاصل از ترسیم عدد ناسلت محلی بر حسب طول بی بعد لوله برای هر دو حالت بررسی شده، بیان گر این واقعیت است که با افزایش شاخص قانون توانی، عدد ناسلت کاهش می یابد. برای جریان کاملا توسعه یافته قانون توانی، با حل معادله انرژی در نهایت یک معادله دیفرانسیل معمولی همگن مرتبه دوم حاصل شده است که در آن توزیع دمای جریان به روش آنالیز مودال به دست آمده است. نتایج نشان می دهد که عدد ناسلت و دمای بیشینه با افزایش شاخص قانون توانی کاهش می یابند که به معنای کاهش انتقال گرما در لوله می باشد.
    کلیدواژگان: سیال قانون توانی، انتقال گرمای جابجایی، لوله هم دما، آنالیز مودال، شاخص قانون توانی
  • محمد علی دهقانیان، مسعود عسگری * صفحات 143-152
    در این مقاله به مطالعه رفتار جذب انرژی لوله های چند جداره و چند سلولی با مقاطع مختلف پرداخته شده است. شبیه سازی عددی برای مقاطع دایره ای و مربعی در نرم افزار آباکوس انجام شد. ابتدا نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی موجود در مراجع مقایسه شده است. سپس به مدلسازی چندین طرح مختلف از ترکیب لوله های مخروطی و سلول بندی، پرداخته شده است. نتایج حاصل از چند سلولی کردن جاذب ها که گویای افزایش درصد بالای جذب انرژی مخصوص بوده و برای طراحی سه نوع جاذب با پارامترهای ضخامت، زاویه راس، فاصله دو لوله و تعداد سلول استفاده شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی این سه جاذب با پارامترهای مختلف استخراج شده و معادلات توابع هدف بر حسب پارامترهای طراحی با استفاده از روش رویه پاسخ از نتایج طراحی آزمایشات به دست آمده است. همچنین با استفاده از الگوریتم ژنتیک بر روی معادلات بدست آمده از روش رویه پاسخ، مشخصات جاذب بهینه مشخص و با نتایج شبیه سازی مربوط به آن جاذب صحه گذاری شده و به این ترتیب طرح بهینه برای مقاطع مختلف به دست آمده است.
    کلیدواژگان: جذب انرژی، لوله های دوجداره، لوله های مخروطی و چندسلولی
  • مهدی دیمی دشت بیاض* ، سعید محمدی صفحات 153-161
    افزایش قیمت سوخت و محدودیت انتشار آلاینده دی اکسید کربن سبب ایجاد روش های مختلفی برای افزایش بازده گرمایی موتورهای احتراق داخلی شده است. یکی از این روش ها تبدیل انرژی گرمایی تلف شده موتور به انرژی مکانیکی یا الکتریکی است. در این پژوهش به بررسی و بکارگیری گرمای اتلافی از گازهای خروجی موتور احتراق داخلی MTU-16V، در یک چرخه رانکین آلی برحسب راندمان قوانین اول و دوم ترمودینامیک پرداخته شده است. با گرمای تلف شده ی گازهای خروجی که برابرkW 862 است، مقدار توان خالص برای سیال های کاری مختلف شامل R600a، R600 و R245fa مورد بررسی قرارگرفته، که بیشترین توان خالص خروجی برای سیال کاری R245fa و برابر kW 23/37 بدست آمد و در مقایسه با سیال کاری های R600a و R600 افزایش توان خروجی به ترتیب حدود 6% و 2% بوده است. همچنین سیال های کاری از لحاظ دبی حجمی سیال و کاهش حجم مورد نیاز بررسی شده، که برای سیال کاری R600a کمترین مقدار به دست آمد. همچنین تاثیرات دمای ورودی توربین بر دبی حجمی خروجی و اثر فشار ورودی توربین بر بازده انرژی و اگزرژی و بازگشت ناپذیری کل سیستم و اثر افزایش دمای محیط بر روی بازگشت ناپذیری هر یک از اجزا سیستم و اثر افزایش دمای محیط بر روی بازده اگزرژی بررسی شده است. بر اساس نتایج به دست آمده از میان سیال های کاری مورد بررسی، سیال R245fa از نظر بازده قوانین اول و دوم ترمودینامیک برای به کارگیری در چرخه ی آلی بهترین عملکرد را داراست.
    کلیدواژگان: بازیابی گرمایی، چرخه رانکین آلی، موتور احتراق داخلی، شبیه سازی ترمودینامیکی
  • مسعود سبزی* ، زهره بلک صفحات 163-170
    در این پژوهش به بررسی تاثیر عنصر آلیاژی آلومینیوم بر تغیرات ریزساختاری، خواص مکانیکی و عمر خستگی فولاد هادفیلد پرداخته شده است. برای این منظور، ابتدا دو بلوک از فولاد هادفیلد (بدون آلومینیوم و حاوی 68/1 درصد وزنی آلومینیوم) بوسیله ی کوره القایی تهیه شد. پس از ریخته گری، هر دو بلوک تحت عملیات حرارتی آستنیته کردن در دمای °C1100 به مدت 2 ساعت قرار گرفته و بلافاصله در آب خالص سریع سرد شدند. در مرحله ی بعد، آزمون های کشش تک محوره، خستگی خمشی و سختی سنجی به روش ویکرز بر روی نمونه ها انجام شد. برای بررسی ریزساختار از متالوگرافی و برای بررسی سطوح شکست از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده گردید. در نتیجه معلوم شد که نمونه ی حاوی 68/1 درصد وزنی آلومینیوم سختی و استحکام تسلیم بیشتر، و در عوض استحکام کششی، انعطاف پذیری و عمر خستگی کمتری نسبت به نمونه ی بدون آلومینیوم دارد. همچنین تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی دلالت بر وقوع شکست نرم در آزمایش کشش برای هر دو نمونه و افزایش رشد ترک خستگی در آزمایش خستگی در اثر افزودن آلومینیوم به ترکیب فولاد هادفیلد داشت.
    کلیدواژگان: فولاد هادفیلد، عمر خستگی، خواص مکانیکی، تغیرات ریزساختاری، آلومینیوم
  • علی سعیدی *، جواد خادم، حجت رازنهان صفحات 171-178
    تاثیر میدان‏های مغناطیسی بر احتراق موضوع شناخته شده‏ای است. در حضور میدان مغناطیسی، گونه‏های پارامغناطیس سبب تغییر در سینتیک و رفتار تعادلی واکنش‏های شیمیایی احتراق می‏شود. با توجه به این واقعیت که اکسیدنیتروژن و اکسیژن گونه‏های پارامغناطیس و سایر گونه‏های احتراق و متان دارای رفتار دیامغناطیس هستند، اعمال میدان مغناطیسی یکنواخت سبب تغییر در روند معمولی واکنش شیمیایی می‏گردد. در تحقیق حاضر بررسی عددی تاثیر میدان مغناطیسی یکنواخت بر واکنش یک مرحله‏ای احتراق متان با کمینه‏سازی انرژی آزاد گیبس انجام شده است. نتایج نشان می‏دهد اثر میدان مغناطیسی یکنواخت بر گونه‏های پارامغناطیس در مقایسه با سایر گونه‏ها قابل توجه است. واکنش احتراق متان با میدان مغناطیسی یکنواخت منجر به افزایش کسر مولی کربن منوکسید و کاهش کسر مولی کربن دی اکسید می‏گردد. همچنین نتایج حاکی است که می‏توان به کمک میدان مغناطیسی یکنواخت تولید آلاینده اکسیدنیتروژن را همزمان با افزایش دما کاهش داد به طوری که در محدوده احتراق واقعی آلاینده اکسید نیتروژن زیادی تولید می‏شود. افزایش میدان مغناطیسی یکنواخت از 06/0 به 08/0 باعث کاهش 2/88 درصدی کسر مولی این آلاینده می‏شود.
    کلیدواژگان: میدان مغناطیسی یکنواخت، احتراق، گونه‏های شیمیایی، متان
  • علی صدرممتازی* ، رومینا ذرشین زنوش، هاشم بابایی صفحات 179-188
    رفتار بتن تحت بارهای دینامیکی همانند ضربه، در مقایسه با رفتار بتن تحت بارهای استاتیکی متفاوت است. یک برنامه آزمایشگاهی به منظور تعیین خصوصیات استاتیکی و دینامیکی بتن حاوی ذرات لاستیک در نظر گرفته شده است. بدین منظور ذرات لاستیک تایر ضایعاتی در سه اندازه 1-0، 3-1 و 5-3 میلیمتر جانشین حجمی 10،0، 20، 30، 40 و 50 درصد ریزدانه در مخلوط بتن شده اند. آزمون های استاتیکی و دینامیکی به وسیله دستگاه های هیدرولیکی و وزنه پرتابی انجام شده و مقاومت فشاری و خمشی، سرعت عبور امواج التراسونیک، مدول الاستیسیته ،کرنش و جذب انرژی استاتیکی و دینامیکی برای بتن تعیین شده است. نتایج حاکی از آن است که، ذرات لاستیک تایر ضایعاتی در اندازه بزرگتر به عنوان جانشین ریزدانه، خصوصیات بهتری از خود نشان داده اند. همچنین افزایش محتوای لاستیک، وزن مخصوص، مقاومت فشاری و مدول الاستیسیته استاتیکی و دینامیکی بتن را کاهش داده است. همچنین انعطاف پذیری بتن با افزودن ذرات لاستیک به مخلوط بتن افزایش یافته است. به علاوه در این تحقیق به کمک مدل جرم- فنر، معادله حرکت برای تیرهای بتنی حاوی ذرات لاستیک تایر ضایعاتی به دست آمده است.
    کلیدواژگان: بتن حاوی ذرات لاستیک تایر ضایعاتی، بار ضربه، مدول الاستیسیته دینامیکی، مدل جرم-فنر، بتن منعطف
  • هادی صلواتی *، حسن مفتونی صفحات 189-193
    کشش عمیق یکی از انواع فرآیندهای فلزکاری است که برای شکل دادن ورق صاف به محصولات فنجانی شکل مانند وان حمام، محفظه های پوسته ای و… مورد استفاده قرار می گیرد. این عمل با قرار دادن یک ورق مسطح روی قالب شکل دار و فشار دادن آن به داخل قالب با یک سنبه انجام می شود که ابعاد و گرده اولیه (بلانک) این ورق مسطح، جهت کاهش دورریز ورق بسیار مهم است. در تحقیق حاضر، ابعاد و منحنی حاکم بر گرده اولیه قطعات چهار گوش تعیین می گردد. ابتدا شبیه سازی کامل فرآیند با استفاده از نرم افزار اجزا محدود ABAQUS انجام و سپس مقدار ورق مصرفی با حذف المان های تغییر شکل نیافته جسم تحت فرآیند کشش، تعیین می گردد. با انتقال ورق مصرفی به فضای ترسیمی نرم افزار solid work، منحنی گرده اولیه بدست می آید. در ادامه برای اعتبار سنجی نتایج، منحنی گرده اولیه بدست آمده روی ورق ترسیم و عملیات برش انجام می شود. سپس ورق برش خورده داخل قالب قرار گرفته و فرآیند کشش روی آن انجام می شود. نتایج حاصله نشان داد، در فرآیند کشش ورق با اعمال گرده اولیه در مقایسه با ورق مستطیل شکل حدود %17/18 دورریز داریم.
    کلیدواژگان: کشش عمیق، شکل د هی، گرده اولیه، شبیه سازی
  • فرامرز طلعتی *، علی اصغر طاهری صفحات 195-201
    همیشه بین مقادیر عددی، نظری و آزمایشگاهی کمیت های فیزیکی اختلاف وجود دارد که ناشی از خطاهای اندازه گیری است. هایپرترمیای الکترومغناطیس به وسیله ذرات میکرو/ نانو از این قاعده مستثنی نیست. این انحراف ها می توانند توزیع دما در کل ناحیه را تحت تاثیر قرار دهند. در این مطالعه انحراف هر یک از عوامل موثر در توزیع دما شامل غلظت، شعاع و ناحیه تزریق میکرو/ نانوذرات و همچنین قدرت و فرکانس میدان الکترومغناطیس در نظر گرفته شده و عدم قطعیت در مورد آن ها بررسی شده است. این بررسی بر اساس مطالعه عددی گرمایش القایی به وسیله میکرو/ نانوذرات مغناطیسی تحت میدان الکترومغناطیس در هایپرترمیا و با روش تفاضل محدود صورت گرفته است. نتایج نشان می دهند که بایستی در شرایط آزمایشگاهی اندازه گیری پارامترهایی نظیر قدرت میدان الکترومغناطیس، شعاع و ناحیه تزریق میکرو/ نانوذرات با دقت زیادی صورت پذیرد.
    کلیدواژگان: هایپرترمیا، عدم قطعیت، میدان الکترومغناطیس، میکرو- نانوذرات مغناطیسی، روش تفاضل محدود
  • مسلم طیبی، داود رحمت آبادی، رضا رشیدی، رامین هاشمی * صفحات 203-208
    در این پژوهش کامپوزیت لایه ای آلومینیوم/مس/منیزیم با روش پیوند نوردی تولید شد. همچنین خواص مکانیکی، شکست نگاری و ریزساختار با استفاده از آزمون کشش تک محوره، میکروسختی، عکس برداری از سطح مقطع شکست با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ نوری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از آزمون های انجام شده حاکی از افزایش استحکام و میکروسختی برای نمونه ی کامپوزیتی آلومینیوم/مس/منیزیم نسبت به نمونه های اولیه آلومینیوم، مس خالص و منیزیم است که عامل اصلی این افزایش اعمال کرنش زیاد و کار سرد می باشد. استحکام کششی برای نمونه ی تولید شده به 3/220 مگاپاسکال رسید که نسبت به نمونه های اولیه آلومینیوم مس و منیزیم به ترتیب 144 %، 23 % و 29 % افزایش یافت. عکس های میکروسکوپ الکترون روبشی نشان داد که سطح مقطع شکست لایه های آلومینیم و مس نرم، در صورتیکه سطح مقطع شکست لایه منیزیم کاملا ترد است.
    کلیدواژگان: کامپوزیت لایه ای آلومینیوم-مس-منیزیم، پیوند سرد نوردی، خواص مکانیکی، شکست نگاری و ریزساختار
  • ابراهیم عبدی اقدم، افشین زمزم * صفحات 209-218
    وجود لقی بین سیلندر و پیستون و اختلاف فشار بین بالا و پایین پیستون، جریان از میان شکاف های بین آنها را سبب می شود که به آن نشتی می گویند. این پدیده سبب افت فشار و دمای سیلندر شده و استقرار مقداری مخلوط نسوخته در این شکاف ها می تواند باعث عدم استفاده مناسب از آن در سیکل احتراقی شود و تاثیر منفی روی عملکرد موتور بگذارد. در کار حاضر از یک مدل شبیه ساز ترمودینامیکی نشتی موتور که قبلا درحالت موتورگردانی تایید شده است برای پیشگویی و بررسی نشتی موتور XU7JP/L3 با تغییر سرعت و کارکرد موتور استفاده شده است. برای اعمال تغییرات هندسه نشتی با کارکرد به مدل، اندازه گیری هایی در دو کارکرد 70000km و 200000km موتور انجام و پس از اصلاحات لازم استفاده شد. نتایج حاصله نشان می دهد که ابعاد هندسی نشتی با افزایش دما و کارکرد آن بیشتر می شود. همچنین با افزایش کارکرد موتور میزان نشتی سیلندر افزایش چشمگیری می یابد، به طوری که در کارکرد 200000km میزان نشتی به بیش از 4 برابر موتورنو می رسد و مقدار جرم نشتی از رینگ دوم تراکم در کارکردهای 70000km و 200000km به ترتیب تقریبا 7 و 15 برابر مقدار مربوط به موتورنو می شود.
    کلیدواژگان: نشتی، موتور گردانی، XU7JP-L3، کارکرد، موتور
  • سامان فتاحی، حمید باصری * صفحات 219-226
    فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی خشک، فرآیندی دوستدار محیط زیست می باشد که در آن به جای دی الکتریک مایع که عموما از مشتقات نفتی می باشد، از گازهایی مانند هوا یا نیتروژن به عنوان دی الکتریک استفاده می شود. در این مقاله، در ابتدا هر یک از پاسخهای این فرایند شامل نرخ براده برداری، زبری سطح و اضافه برش شعاعی با در نظر گرفتن شش پارامتر ورودی جریان، زمان روشنایی پالس، سیکل کاری، سرعت دوران اسپیندل، فشار گاز و نوع گاز بهینه سازی می شوند. از بین پارامترهای ورودی ، 5 پارامتر کمی و یک پارامتر کیفی (نوع گاز) وجود دارد که علاوه بر بررسی دی الکتریک معمول در ماشینکاری تخلیه الکتریک خشک که هوا می باشد، گازهای نیتروژن و مخلوط آرگون/ هوا نیز به عنوان سایر ورودی های این پارامتر بررسی شده اند. هدف اصلی این مقاله بهینه سازی همزمان پاسخهای ماشینکاری تخلیه الکتریکی خشک با استفاده از روش آنالیز گری مبتنی بر روش تاگوچی می باشد. نتایج بهینه سازی نشان می دهد که سطوح بهینه حاصل از تحلیل درجات گری در جریان I=12 A، زمان روشنایی پالس Ton=100 ms، سیکل کاری D=66، فشارگاز P=3 bar، سرعت دورانی اسپیندل N=300 rpmو در حضور گاز نیتروژن به عنوان محیط دی الکتریک حاصل می شود آزمایش تایید در حالت بهینه سازی شده توسط روش آنالیز گری نشان می دهد که حالت بهینه دارای حداکثر درجه گری می باشد که این مطلب خود صحت پیش بینی شرایط بهینه توسط آنالیز گری را تایید می کند همچنین با توجه به وزن در نظر گرفته شده مساوی برای پاسخ ها و با توجه به اثر مشابه پارامترهای کیفی زبری سطح و اضافه برش شعاعی که هر دو دارای خصوصیت هر چه کوچکتر بهتر می باشند، در آنالیز گری، اثر بهینه سازی صورت گرفته بر این دو پاسخ بیشتر از نرخ براده برداری بوده است
    کلیدواژگان: ماشینکاری تخلیه الکتریکی خشک، روش تاگوچی، آنالیز گری، بهینه سازی همزمان پاسخها
  • محمود فرزانه گرد، حمیدرضا رهبری * صفحات 227-235
    در فصول سرد سال با توجه به برودت هوا، مصرف گاز طبیعی از حالت استاندارد خارج شده و بسیار بالاتر از حد طبیعی خواهد بود. در این شرایط برای شبکه ها یک حالت بحرانی بوجود می آید، افزایش مصرف که با کاهش فشار گاز طبیعی همراه بوده، همواره یکی از مشکلات اساسی گازرسانی در نقاط مختلف می باشد. در این مطالعه، یک شبکه خطوط لوله در حالت بحرانی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. روش ارائه شده برای تحلیل شبکه با مطالعات گذشته مقایسه گردیده که نتایج معتبرسازی دقتی معادل 37/0% را برای روش پیشنهادی نشان می دهد. پارامترهای مهم و تاثیرگذار بر روی شبکه در حالت بحرانی مانند: ضریب اصطکاک و ترکیب گاز طبیعی، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد، ضریب اصطکاک تاثیر فراوانی بر روی شبکه داشته، همچنین گازهای طبیعی با وزن مولکولی بالاتر افت فشار کمتری در شبکه ایجاد می کنند.
    کلیدواژگان: گاز طبیعی، شبکه خطوط لوله، حالت بحرانی، ضریب اصطکاک، ترکیب گاز طبیعی
  • احمدرضا قاسمی* ، مجتبی قاسمی صفحات 229-236
    در این پژوهش تنش های بین لایه ای برشی و عمودی داخل صفحه ای در تیر کامپوزیتی تیموشنکو، با چیدمان متفاوت که بر روی بستر الاستیک و تحت بارگذاری عرضی قرار دارد، مورد مطالعه قرار گرفته است. از فنرهای افقی و قائم با سختی بالا، در بین لایه های تیر کامپوزیتی برای مدلسازی رفتار الاستیک تنش های بین لایه ای استفاده شده است. معادلات حاکم و شرایط مرزی مسئله با استفاده از اصل کار مجازی استخراج شده و با محاسبه ی جابجایی لایه های تیر با استفاده از روش عددی مربع سازی دیفرانسیلی تعمیم یافته، تنش های بین لایه ای که در اصل همان عکس العمل فنرهای افقی و قائم بکار گرفته شده بین لایه هاست، قابل محاسبه است. همچنین با استفاده از معادلات ساختاری و معادلات تعادل، سایر تنش های موجود در تیر محاسبه و ترسیم شده است. با مقایسه نتایج تحلیل ارائه شده با نتایج حاصل از حل الاستیک سه بعدی می توان دریافت که روش ارائه شده از دقت مناسب در پیش بینی تنش های داخل صفحه ای برخوردار است. نتایج نشان می دهد تاثیر ضریب وینکلر روی تنش های بین لایه ای، کمتر از تاثیر ضریب پاسترناک می باشد. همچنین افزایش ضرایب بستر الاستیک سبب کاهش تنش بین لایه ای برشی و افزایش تنش عمودی بین لایه ای می شود.
    کلیدواژگان: تنش های داخل صفحه ای، روش عددی، تیر کامپوزیتی، بستر پاسترناک
  • حسین قهاری، ناصر کردانی * صفحات 237-244
    اثر سیال سخت شونده برشی بعنوان عامل افزاینده اتلاف انرژی اصطکاکی الیاف کولار، از اصلی ترین عوامل کاهش نفوذ پذیری در برخوردهای بالستیک، درک مناسبی از مکانیزم اتلاف انرژی را فراهم می آورد. در این مطالعه تاثیر سیال بر کاهش نفوذ پذیری الیاف، از طریق افزایش اتلافات انرژی ناشی از اصطکاک بین الیاف، و بین جسم هدف و پرتابه با استفاده از نرم افزار ANSYS شبیه سازی گردید. پرتابه با سرعت 350 متربرثانیه به هدف برخورد داده شد. سرعت خروجی پرتابه از الیاف کولار 88/341 و از الیاف آغشته به سیال سخت شونده برشی 43/306 متر بر ثانیه گردید. نتایج مدل با نمونه آزمایشگاهی مقایسه و حد بالستیک الیاف کولار در حضور سیال و بدون حضور سیال مقایسه شد. براساس نتایج بدست آمده تاثیر سیال بر کاهش نفوذ پذیری الیاف کولار از طریق افزایش اصطکاک می باشد. همچنین افزایش ضریب اصطکاک بیشتر از 3 تاثیر چندانی در کاهش نفوذ پذیری ندارد، بگونه ای که ضریب اصطکاک 3 موجب افزایش 172% حد بالستیک گردید اما با افزایش به عدد 5، حد بالستیک 187% افزایش یافت که افزایش قابل ملاحظه نمی باشد.
    کلیدواژگان: سیال سخت شونده برشی، الیاف کولار 29، حد بالستیک، مدول الاستیسیته، ضریب پواسون
  • بهنام کاوه، یاسر ملایی برزی* ، مهرداد کیانی صفحات 245-254
    در مطالعه پیش رو شاخصه های گرمایی شعله حاصل از برخورد دو جت شعله با یکدیگر مورد مطالعه قرار می گیرد. جهت بررسی ساختار شعله و میدان دمایی شعله از روش تجربی اینترفرومتری استفاده شده است. برای تعیین نمودن تاثیر پارامترهای مهم ساختار شعله بر روی ساختار شعله برخوردی، از اعداد بی بعد رینولدز و نسبت سوخت و هوا در مقادیر متفاوت استفاده شده است. هر مشعل ساخته شده دارای قطر هیدرولیکی 3/1 میلی متر می باشد که ابعاد سطح مقطع آن دارای طول 20 میلی متر و عرض 10 میلی متر می باشد و زاویه برخورد دو جت شعله 77 درجه می باشد. ابتدا تاثیر نسبت سوخت- هوا در شرایطی که عدد رینولدز مقدار ثابت 70 را به خود اختصاص می داد در بازه 8/0 تا 5/2 بررسی شد. علی رغم شعله حاصله از تک مشعل که بیشترین دما در نسبت هم ارزی یک قرار دارد و بیشترین سرعت شعله را داریم در این مورد ملاحظه شد که با افزایش نسبت هم ارزی در بازه ذکر شده بیشینه دما در مرکز، همچنان در حال افزایش می باشد و افزایش نسبت هم ارزی باعث شد تا بیشینه دمای بیشتری در مرکز داشته باشیم و این باعث شد مساحت ناحیه دمای بیشینه افزایش یابد.
    کلیدواژگان: گاز لندفیل، اینترفرومتری، شعله های برخوردی، بررسی کیفی میدان دمایی، ماخ زندر
  • سعید کرمی *، محمود رستمی صفحات 255-264
    یکی از اهداف دینامیک سیالات محاسباتی برای تور بوماشین ها، پیش بینی عملکرد آن ها از قبیل نسبت فشار، راندمان و ماهیت جریان عبوری است. در این پژوهش که از دو بخش تشکیل شده، در بخش اول روش های شبیه سازی دائم و غیردائم برای یک طبقه از توربوماشین جریان محوری انجام و نتایج اعتبارسنجی شد. در این راستا از دو روش عددی دائم شامل روتور یخ زده و طبقه و سه روش عددی گذرا شامل گذرای استاندارد، تبدیل زمانیو تبدیل پروفیلاستفاده شد که روش های گذرا پیش بینی دقیق تری را ارائه نمودند. در روش های گذرا مشاهده شد که اثرات گذرا شامل دنباله، حباب لبه حمله استاتور و جدایش جریان را می توان با وضوح بیشتری به دست آورد که این موارد در روش های پایا ضعیف تر مشاهده شد. به منظور حل عددی میدان جریان از شبکه بندی با سازمان و برای مدل سازی آشفتگی از مدل توربولانسی انتقال تنش برشی استفاده شد. در بخش دوم مقاله 9 حالت تغییر هندسی از قبیل ایجاد زبری در سطوح تیغه، چرخش های ساعت گرد و پادساعت گرد مقاطع فویل، ایجاد شعاع در ریشه تیغه ها و ایجاد فاصله محوری بین تیغه ها بررسی شد. که مقدار بازدهی در بهترین حالت 2 درصد افزایش و در بدترین حالت 11 درصد کاهش یافت.
    کلیدواژگان: دینامیک سیالات محاسباتی، توربوماشین جریان محوری، مدل توربولانسی انتقال تنش برشی، موج ضربه ای
  • اسماعیل لکزیان* ، سجاد کوچکی نیا صفحات 265-270
    در این مقاله، آنتروپی تولید شده درجریان لایه مرزی دوبعدی دائمی بر روی یک صفحه تخت متخلخل، در محیطی با شار گرمایی متغیر به روش حل تشابهیمورد مطالعه قرارگرفته است. این تحقیق به جهت مدل سازی، خنک کاری سطوح فلزی با پوشش متخلخل که در صنعت کاربرد فراوان دارد، ارائه شده است. معادلات پیوستگی، مومنتم و انرژی به وسیله متغیرهای تشابهی به معادلات دیفرانسیل معمولی غیرخطی تبدیل می شوند. برای اعتبارسنجی حل حاضر، مقایسه با تحقیقات منتشر شده انجام شده است. تاثیرات پارامترهای مختلفی از جریان مانند شار گرمایی حرارتی ( ) ، پارامتر مکش (S) ، عدد پرانتل (Pr) ، پارامترکشش بر روی مولفه سرعت صفحه (U) ، توزیع دما (T) و آنتروپی بی بعد (Ns) نشان داده شده است و به طور دقیق مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. عدد بیژن به عنوان یک پارامتر مهم برای مطالعه کیفی در خنک کاری بر روی سطوح متخلخل مورد استفاده قرار می گیرد. افزایش عدد بیژن معیار افزایش آهنگ خنک کاری معرفی می گردد. نتایج حاصل از مقاله نشان می دهد که هرگاه عدد پرانتل افزایش یابد، آنگاه آنتروپی گرمایی کاهش یافته که باعث کاهش عدد بیژن می شود. ولی با افزایش ضریب نفوذپذیری و پارامتر مکش آنتروپی گرمایی افزایش یافته درنتیجه عدد بیژن افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: حل تشابهی، شار گرمایی، انتقال گرما، صفحه متخلخل، تحلیل آنتروپی
  • رسول محبی* ، محمد مسعودنیا صفحات 271-279
    جابجایی طبیعی دوبعدی جریان لایه ای تراکم ناپذیر در داخل یک حفره مربعی با وجود چین خوردگی های متفاوت در دیواره پایینی، با روش المان محدود در نرم افزار comsol بررسی شده است. دیواره های بالا و پایین عایق بوده، دیواره چپ در دمای ثابت و دیواره راست در دمای ثابت ( ) نگه داشته شده است. در این تحقیق حفره هایی با چین خوردگی های متفاوت با شکل های مستطیلی، ذوزنقه ای، مثلثی و سینوسی برای دامنه های مختلف بلوکها، دامنه تناوب و اعداد رایلی مختلف بررسی شده است. هوا به عنوان سیال عامل در نظر گرفته شده است. رفتار هیدرودینامیکی و گرمایی سیال در قالب خطوط جریان، خطوط هم دما و عدد ناسلت متوسط بررسی شده است. نتایج به دست آمده بر پایه این شبیه سازی نشان دهنده این مطلب است که با افزایش عدد رایلی میزان عدد ناسلت افزایش می یابد. مقدار بهینه ای برای افزایش آهنگ انتقال گرما با افزایش دامنه بلوک ها و دامنه تناوب آنها وجود دارد. همچنین بیشترین آهنگ انتقال گرما در حفره دارای چین خوردگی سینوسی رخ می دهد.
    کلیدواژگان: جابجایی طبیعی، حفره مربعی، چین خوردگی، عدد ناسلت
  • غلامرضا مرامی، فرید وکیلی تهامی، محمدعلی صاییمی صدیق * صفحات 281-287
    در این تحقیق، رفتار خزشی اتصالات چسب تقویت شده توسط 5/0 درصد وزنی نانو ذرات اکسید کاهش یافته گرافن در دماهای 25 و 55 درجه سلسیوس مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور، نمونه های حجمی چسب و همچنین اتصالات تک لبه چسبی تحت آزمایشات خزش تک محوره قرار گرفته و تغییر طول نمونه ها به همراه زمان شکست ثبت گردیده است. علاوه بر این از روش المان محدود به منظور مدلسازی رفتار خزشی اتصالات چسبی استفاده شده است. در این تحقیق از یک مدل ساختاری خزش با قابلیت مدلسازی رفتار ویسکوالاستیک غیر خطی چسب بهره برده شده است. نتایج آزمایشات نشان می دهند، کاربرد ذرات اکسید گرافن سبب بهبود رفتار خزشی می گردد. به طوری که نمونه های تقویت شده تغییر فرم خزشی کمتر و بهبود عمر تا 30 درصد را نشان می دهند. نهایتا مقایسه نتایج آزمایشات و تحلیل عددی نشان می دهد که مدل ساختاری خزشی بکار رفته می تواند با دقت بالا رفتار خزشی اتصالات چسب را پیش بینی نماید.
    کلیدواژگان: اتصال چسبی، اکسید کاهش یافته گرافن، خزش
  • سید عبدالله منصوری مهریان، محمدرضا صفاریان، ظفر نمازیان*، فرشاد مرادی کشکولی صفحات 289-298
    این پژوهش انتقال گرمای جابجایی ترکیبی و تولید آنتروپی در یک محفظه لوزوی پر شده با نانوسیال مس-آب در حضور جذب یا تولید گرما را بررسی می کند. دیواره پایین گرم، دیواره بالا سرد و دیواره های مورب، عایق اند. دیواره بالایی با سرعت U0 از چپ به راست حرکت می کند. شبکه محاسباتی حفره لوزوی با نگاشت به یک دامنه مربعی تبدیل می شود. معادلات حاکم به صورت روابط تابع جریان، گردابه و انرژی، فرمول بندی و با روش عددی اختلاف محدود حل شده اند. تاثیرات زاویه لوزی، ضریب تولید یا جذب گرما، کسر حجمی نانوذرات و عدد ریچاردسون بر روی مشخصه های انتقال گرما و جریان بررسی می شود. نتایج نشان می دهند که افزایش کسر حجمی نانوذرات، سبب افزایش ناسلت متوسط، آنتروپی کل و عدد بیجن می شود. برای عدد ریچاردسون Ri=0. 1 و کسرهای حجمی مختلف، بیشینه و کمینه ناسلت متوسط، به ترتیب، در زاویه 120 و 30 درجه اتفاق می افتد. برای کسرهای حجمی مختلف و همه زوایا، غیر از زاویه 60 درجه، کاهش عدد ریچاردسون سبب افزایش ناسلت متوسط، آنتروپی کل و عدد بیجن می شود. برای Ri=0. 01، جذب و تولید گرما، ناسلت متوسط را به ترتیب افزایش و کاهش می دهد.
    کلیدواژگان: جابجایی ترکیبی، نانوسیال، تولید آنتروپی، جذب - تولید گرما، محفظه لوزوی
  • سید حسن نوربخش *، امیرحسین فرهنگ، امیر عطریان، محسن بتشکنان دهکردی صفحات 299-307
    فرایند اصطکاکی اغتشاشی یک فرایند حالت جامد است که پارامترهای مختلفی برروی آن تاثیر می گذارند. آلیاژ آلومینیم 7075 یکی از آلیاژهای استحکام بالای آلومینیم می باشد. فرایند مذکور توسط پین رزوه دار به قطر 8 میلی متر، طول 5 میلی متر و قطر شانه برابر 18 میلی متر انجام شد. به منظور بررسی اثر دما در این فرایند، حالت هایی در هوا مشابه موارد انجام شده در زیر آب نیز در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که فرایند اصطکاکی اغتشاشی در آب و هوا می تواند مقاومت کششی و ازدیاد طول نمونه ها را افزایش دهد. در حالت زیر آب در بهترین حالت، افزایش مقاومت کششی در حدود 85/14 درصد و ازدیاد طول نیز 57/128 درصد نسبت به نمونه اولیه مشاهده گردید. در مورد نمونه هایی که در هوا تولید شدند افزایش مقاومت کششی حدود 71/11 درصد و همچنین ازدیاد طول 1/138 درصد نسبت به حالت نمونه اولیه مشاهده شد. مقدار سختی ویکرز نمونه ها نسبت به نمونه اولیه در اکثر موارد افزایش پیدا کرده بود. نمونه های بدست آمده پس از انجام فرایند در زیر آب نتایج بهتری نسبت به نمونه های انجام شده در هوا نشان دادند. پس از بررسی های انجام شده می توان گفت که انجام فرایند در زیر آب، باعث می شود دمای بیشینه نسبت به هوا حدود 60 درصد کاهش یابد.
    کلیدواژگان: فرایند اصطکاکی اغتشاشی، آلیاژ آلومینیم 7075، خواص مکانیکی، زیر آب، سرعت سرد کردن
  • سید محمدرضا هاشمی، قدرت قصابی *، علی اکبر خالدی صفحات 309-318
    تحقیقات نشان داده است که تزریق آب یا بخار و استفاده از بازیاب حرارتی در یک سیکل نیروگاه گازی، سبب بهبود راندمان حرارتی نیروگاه گازی گردیده است. با این وجود شبیه سازی عددی در این زمینه دارای مطالعات محدودی می باشد. در این مطالعه، تاثیر مستقل تزریق بخار آب و استفاده از بازیاب حرارتی بر افزایش راندمان حرارتی نیروگاه و انتشار اکسیدهای نیتروژن با استفاده از شبیه سازی عددی بوسیله نرم افزار 16 Ansys Fluent مورد بررسی قرار گرفت. در این مقاله، احتراق از نوع غیر پیش آمیخته بوده و بخار آب با دبی جرمی 30 کیلوگرم بر ثانیه و با دمای 200 درجه سلسیوس به داخل محفظه احتراق تزریق گردید. همچنین در حضور بازیاب حرارتی، هوا با دمای 460 درجه سلسیوس به محفظه احتراق وارد شد. نتایج نشان می دهد که با وجود بازیاب و تزریق بخار آب، راندمان حرارتی نیروگاه به ترتیب به میزان 45/4 درصد و 9/6 درصد افزایش یافته است. با این وجود، از مقایسه نتایج مشاهده گردید که میزان انتشار اکسیدهای نیتروژن درسیکل با تزریق بخار آب 5/3 برابر سیکل همراه با بازیاب و 5/8 برابر سیکل ساده می باشد.
    کلیدواژگان: راندمان حرارتی، اکسیدهای نیتروژن، محفظه احتراق، دینامیک سیالات محاسباتی
  • مرتضی یاری *، هادی غایبی، سعید قوامی گرگری صفحات 319-328
    در این مقاله، یک سیستم جدید ریفرمینگ بخارآب بیوگاز جهت تولید هیدروژن ارائه شده است. مخلوط بیوگاز شامل درصد زیادی متان و دی اکسیدکربن و مقادیر ناچیز گازهای دیگر می باشد. مدلسازی جامع ترمودینامیکی (انرژی و اگزرژی) بر روی سیستم پیشنهادی صورت گرفته است. تاثیر پارامترهای مختلف سیستم از قبیل دما و نسبت مولی دی اکسیدکربن به متان در مخلوط بیوگاز بر روی میزان تولید هیدروژن، بازده انرژی و اگزرژی کل سیستم انجام شده است. نتایج نشان دادند که با افرایش دمای واکنش ریفرمینگ بخارآب انجام شده در راکتور در یک نسبت مولی ثابت دی اکسیدکربن به متان در مخلوط بیوگاز، میزان تولید هیدروژن و بازده انرژی و اگزرژی سیستم افزایش می یابد. علاوه بر این با افزایش نسبت مولی دی اکسیدکربن به متان در مخلوط بیوگاز در دماهای بالا باعث کاهش تولید هیدروژن به ازای هر مول متان شده و در نتیجه بازده انرژی و اگزرژی کل سیستم کاهش یافته است. همچنین بیشترین بازده انرژی و اگزرژی کل سیستم در شرایطی که میزان تولید هیدروژن بیشینه است، به ترتیب برابر %52 و % 42 حاصل شده است.
    کلیدواژگان: ریفرمینگ بخارآب، بیوگاز، تولید هیدروژن، انرژی، اگزرژی
  • مرتضی اصغری، زهرا پولایی موزیرجی* ، حمید یزدانی صفحات 331-335
    امروزه برای فراهم کردن آسایش در ساختمانها انرژی زیادی صرف می شود لذا ضروریست راهکار مناسب جهت کاهش مصرف ارایه گردد. یکی از راه های محاسبه انرژی مصرفی ساختمان، برنامه های شبیه ساز مانند انرژی پلاس (1) و دیزاین بیلدر (2) میباشد. در این مقاله انرژی مصرفی بار سرمایش یک مدل واقعی با نرم افزار دیزاین بیلدر در سه شهر اهواز، تهران و تبریز بر اساس دو راهبرد مختلف شبیه سازی شده و تاثیرات آنها بر مصرف انرژی در روز 1 جولای مورد بررسی قرار گرفته است. راهبرد اول استفاده از معادله انتقال گرمای تابشی و کاهش سطح مقطع تابیده شده ساختمان با بکارگیری سایبان با عمق های مختلف (6 حالت) است و راهبرد دوم بکارگیری معادله فوریه می باشد که با استفاده از عایق گرمایی با ضخامت های متفاوت (5 حالت) میزان کاهش شار گرمایی ساختمان محاسبه شده است. نتایج نشان داد برای شهر اهواز و تهران راهبرد دوم بر راهبرد اول ارجحیت دارد ولی در شهر تبریز اختلاف دو راهبرد کم می باشد. همچنین نتایج شهر اهواز نشان داد کاهش مصرف انرژی با استفاده از سایبان غالبا صحیح نمی باشد و کاربرد عایق گرمایی با ضخامت یک سانتیمتر تاثیر خوبی در کاهش مصرف انرژی دارد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی، انرژی، ساختمان، سایبان
  • چمال صیدی * صفحات 337-340
    در این تحقیق از تئوری بهبود یافته مرتبه بالا برای کمانش سازه مخروطی ناقص ساندویچی، با هسته نرم و رویه های نازک از جنس مواد هدفمند استفاده شده است. در این مساله طبق حل هایی که برای آنالیز وجود دارد، مثل تئوری های تنش برشی و تئوری های مرتبه بالا، از یک تئوری مرتبه بالای بهبود یافته استفاده شده است. لذا به جهت اهمیت تنشهای عرضی درون صفحه ایی، برای رویه ها از تئوری تنش برشی مرتبه اول و برای هسته از معادلات جابجایی مرتبه سوم، استفاده شده است. با توجه به اهمیت مواد تابعی و پیوستگی تغییرات خواص آنها از این مواد استفاده شده است. بنابر این معادلات و روابط کرنش از روابط ون کارمن غیر خطی بدست می آیند و بعد معادلات تعادل از اصل مینیمم انرژی محاسبه می شوند. حل تحلیلی مخروط ناقص با فرض تکیه گاه ساده و تحت نیروی فشاری محوری در راستای یال مخروط، با استفاده از روش حل گلرکین، انجام می شود. نتایج این تحقیق با نتایج محققین دیگر مقایسه، ضمن داشتن دقت بالای نتایج، همخوانی بسیار خوبی با نتایج دیگران مشاهده شده است.
    کلیدواژگان: مخروط ناقص ساندویچی، مواد نانو هدفمند، کمانش
  • محسن نوریان اردکانی، سید امیر عباس علومی*، محمدحسن زارع میرک آباد صفحات 347-351
    در این تحقیق، افزایش انتقال گرما و افت فشار در اثر افزودن نانو لوله کربنی چند دیواره به روغن انتقال گرما، به صورت عددی در شرایط دما ثابت مورد بررسی قرار گرفت. روغن انتقال گرما HT-B به همراه نانوسیال روغن انتقال گرما -MWCNT به عنوان سیالات کاری در نظر گرفته شدند. نتایج بیانگر این است که افزودن نانوذرات باعث افزایش ضریب رسانایی گرمایی روغن شده و نشان می دهد که در اعداد گراتز بالاتر با افزایش غلظت نانوذرات در روغن، میزان افزایش ضریب جابجایی انتقال گرما به مراتب بالاتر است. و همچنین نشان می دهد که میزان افت فشار به مقدار نانوذره و نسبت ابعادی لوله بستگی دارد. با افزایش میزان نسبت ابعادی لوله، ضریب جابجایی به خوبی افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: انتقال گرما، افت فشار، MWCNT، دما ثابت، لوله مستطیلی
|
  • M .Atashafrooz *, S. A. R.Gandjalikhan Nassab Pages 1-10
    In this research, the effects of non-gray radiating gases on mixed forced and free convection heat transfer in an inclined duct with separation are studied. Distributions of absorption coefficients across the spectrum are obtained from the HITRAN2008 database. The full-spectrum k-distribution method (FSK) is used to account for non-gray radiation properties, while the gray radiation calculations are carried out using the Planck mean absorption coefficient. In addition, the effects of duct inclination on the hydrodynamic and thermal behaviors of fluid flow are presented graphically for both gray and non-gray medium situations. The results show that increasing in the duct inclination leads to a considerable increase in the values of friction coefficient, and convective, radiative and total Nusselt numbers. Also, the results of gray medium are compared with non-gray results as a real case. This comparison illustratesthat the difference between the results of these mediums enhances by increasing the duct inclination, such that the highest difference between the results is related to the vertical ducts.
    Keywords: Non-gray medium, FSK method, Combined heat transfer, Radiative heat transfer, Flow separation
  • A. Ebrahimi *, M. Azardar Pages 11-18
    In the present study, block-diagram simulation of a reference horizontal axis wind turbine with pitch-regulated mechanism is presented. The aim of this simulation is modeling of wind turbine subsystems to investigate the transient behavior of the turbine under unsteady incoming wind. Analytical approximation model is used to estimate the output power coefficient. In addition, PID controller is imposed to regulate the output power via changing the blade pitch angle. Governing equations of the mechanical part (i.e. gearbox), electrical part (i.e. three-phase doubly fed induction generator), aerodynamic and controller models are implemented in LMS AMESim software package. The model uses a purely torsional multi-body simulation to show the dynamic behavior of gearbox. The proposed model is used to investigate the rotor transient behavior as well as the controller performance under the conditions that the wind speed changes linearly from 21 to 8 m/s during 130 seconds. The results show acceptable accuracy in comparison with the reference data.
    Keywords: Horizontal axis wind turbine, Block diagram, Pitch control, AMESim
  • R. Ebrahimi, M. Ghayour *, H. Mohammad Khanlo, R. Tikani Pages 19-28
    The main purpose of this study is to predict the nonlinear dynamic behavior of a coaxial rotor system supported by two active magnetic bearings (AMBs) and contact with two auxiliary bearings. The system is modeled by ten degrees of freedom in two perpendicular lateral planes. In this model, gyroscopic moments of disks and geometric coupling of the magnetic actuators are included. The nonlinear equations of motion are developed using the Lagrange’s equation and solved by the Rung-Kutta method. Then, the effects of unbalance, proportional and differential controller gain on the dynamic behavior of the coaxial rotor-AMB system are investigated by the dynamic trajectories, power spectra, Poincare´ maps and bifurcation diagrams. The results indicate that the unbalance and controller gains have significant effects on the dynamic responses of the coaxial rotor-AMB system. Also, the results of analysis reveal a variety of nonlinear behavior such as period-2, quasi-periodic motions, as well as jump phenomena that can give some insight to engineers and researchers in designing and studying coaxial rotor-AMB systems or some turbo-machinery in the future.
    Keywords: Coaxial rotor, Active magnetic bearing, Auxiliary bearing, Nonlinear dynamic, Bifurcation
  • S. M. Abolhasan Alavi, F. Nouri Gooshki, S. E. Shakib *, M. M. Ghafooryan Pages 29-37
    In this study, three kinds of gas turbine cycles coupled with multi effect evaporation thermal vapor compression desalination (METVC) are investigated. The first system is a simple cycle gas turbine (without steam injection). In the second and third system, a cycle gas turbine with steam injection into the combustion chamber (STIIC) and a gas turbine with steam injection before the combustion chamber (STIBC) are considered, respectively. At the first, design parameters such as compressor pressure ratio, the temperature of combustion product and pressure of motive steam was fixed and the performance of these three models are evaluated. Then, using a developed computational code, the effect of these parameters on exergy efficiency, output power, exergy destruction and important parameters of fresh water and power production are studied. The results show that exergy efficiency for models with steam injection increased 4% compared to the model without steam injection. In addition, for STIIC and STIBC, the rate of irreversibilities will reduce to 80.22 and 81.26 MW where this parameter is 82.72 MW for without steam injection model.
    Keywords: Energy, exergy analyses, Steam injection, Exergy destruction, Cogeneration, Multi-effect thermal vaporcompression desalination
  • M. B. Ehghaghi *, K. Kuzegar Ghiyasi, M. Vajdi Pages 39-46
    Centrifugal pumps have many applications in various industries. Therefore, in this study, the effect of different blade numbers on the centrifugal pumps performance has been numerically investigated. The flow in impeller and volute has been investigated numerically by ANSYS-CFX commercial code. A numerical study has been done using Finite volume method and K-ωSST turbulence model. Rotating and stationary frames have been used to analyze flow in impeller and volute respectively and the results have been coupled by frozen rotor. Five impellers with 5, 6, 7, 8 and 9 blades were tested. Six-bladed H-Q curve of centrifugal pump was compared with a real model. Due to the small numerical error, we could use simulated pump with high reliability. The results indicate an increase in the head and a decrease in efficiency of the pump with increasing the blade number. Finally, the optimum number of blades for the pump has been obtained.
    Keywords: Centrifugal pump, Numerical Simulation, impeller, head of pump
  • S. R. Amirabadizadeh *, A. Shokouhfar, E. Rahimi, Balai, H. Sabet, H. Ebrahimnezhad, Khaljiri Pages 47-55
    In this research, 3 layer composite weld containing Titanium diboride (TiB2) on low carbon steel (ST37) was carried out through flux cored arc welding via flux cored electrodes containing 100% TiB2 and 50-50 TiB2-Fe. Then, wear and microhardness tests were used for surviving hardness and wear behavior of samples. The obtained results showed that by increasing volume percent of TiB2 in microstructure, the hardness of layers increased. Also, the highest wear resistance belonged to third layer of sample with 50% TiB2 and thereafter, belonged to first layer of sample with 100% TiB2. The scanning electron microscopic investigation of samples wear surfaces indicated that by increasing volume fraction of TiB2 into layers, the depth wear scratches in the third and second layers decreased and segregation of wear debris in these layers increased, compared with first layer. Also, it was found that by increasing the layers, wear mechanism changed from ploughing to cutting.
    Keywords: Composite Layer, Low carbon Steel, Titanium Diboride, Hardness, Wear Resistance
  • M. Bazazzadeh, M. Agha Seyed Mirzabozorg, M. Hamzezade * Pages 57-66
    The aim of this paper is the optimum design of a single circumferential groove for NASA Rotor 37, a transonic compressor. The design variables are the width, the depth and the position of the groove. Also the objective functions are the stall margin and the peak efficiency. The total pressure ratio at the near stall condition is used as a criterion to choose the optimum design. Neural networks are used to model the relation between design variables and objective functions. 123 various design points are simulated by CFD and the results are used to train the networks. Afterwards, a multi-objective genetic algorithm is used to optimize the design based on the maximum stall margin and the minimum reduction of the peak efficiency. After sorting the Pareto front according to the stall margin value, the first design point whose total pressure ratio is larger than the smooth wall condition, is selected as the optimum design. Simulation of the compressor with optimum groove shows the increase of the stall margin by 6.2 percent with negligible effect on the efficiency.
    Keywords: Circumferential groove, Optimization, Multi-objective genetic algorithm, Neural networks, Stall margin, CFD
  • R. Pilafkan *, S. Khajehzadeh Pages 67-76
    During the past decade researchers have investigated vibrations of piezoelectric and piezomagnetic nanobeams. In addition to displacement fields, usually the electromagnetic fields are also considered one dimensional because the small ratio of height to length of the beam geometry. This makes the implication of electromagnetic boundary conditions on the upper and lower faces of the beam rigorous. In this study free vibration of Timoshenko beam having Magneto-Electro-Elastic properties laying on Elastic foundation has been studied considering one dimensional displacement fields and two dimensional electromagnetic fields. State equations which are a Integro-Differential couple has been discretized using a modified radial point interpolation function. Frequency response and the mode shapes have been queried for Dirichlet and Neumman boundary conditions with two conditions open circuit and closed circuit.. Obtained frequencies have been compared with results of the corresponding fully one dimensional problem.
    Keywords: Electromagnetic Nanobeam, Nonlocal Elasticity, Meshless Methods , Radial Point Interpolation Function, Timoshenko Theory
  • M. Torshizi, H. Khaleghi *, K. Mohammadzadeh Pages 77-85
    In the present paper, the turbulent reacting flow within a porous media is modeled by developing a computer code. Separate energy equations for fluid and solid phases and the k-ε turbulence equations have been applied by non-thermal equilibrium and double decomposition methods, respectively and the fuel consumption rate is obtained from one-step Arrhenius equation. Turbulence modeling helped to obtain closer results compared with experimental data. Turbulence caused an increase to the effect of diffusion and heat transfer in the preheat zone which resulted in a lower maximum temperature in the combustion zone. In the case of excess air combustion, no temperature difference is observed in the upstream zone. The results showed that with decreasing porosity in the combustion zone, the fluid temperature along the burner decreases. That is, for the porosities of 0.95 and 0.7 the maximum temperature is decreased by 16% and 18% respectively. The maximum temperature difference in the case of excess air of 67% is about 400K which occurs at x=0.01m and for the case of no excess air is about 200K at x=0.045m.
    Keywords: Porous burner, Turbulence, Reaction flow, double decomposition, non-thermal equilibrium
  • S. Mahdi Chavoshian, M. Taghizadeh *, A. Karouti Pages 87-95
    In this paper design and manufacture of an experimental setup of rehabilitation device for isokinetic exercises, using pneumatic actuator, is presented. In isokinetic exercises, limb’s movement must be provided at a constant speed. For this type of movements, the actuator should provide an accommodating resistance against patient effort. Therefor the main challenge is speed controller design for actuator in the presence of disturbances logged by patient. This goal is achieved by using electrical actuators at the commercial levels. But beside the high cost of this instruments, low softness of electrical actuators is the main problem of using them in rehabilitation devices. Using pneumatic actuators decrease the final price and benefits the system by pneumatic advantages such softness and high power to weight ratio. This requires overcoming speed control problems in presence of the considered challenges. In this research modeling and speed control of pneumatic actuator has been studied for contraction and expansion mode of muscle. Experimental results take advantages of servo pneumatic actuator for providing isokinetic trainings in leg rehabilitation as well.
    Keywords: Leg Rehabilitation Device, Isokinetic, Pneumatic, Control
  • M. Chahartaghi *, GH. Faghani, M. Sheykhi, R. Taheri Pages 97-106
    In this paper a beta type Stirling engine for cogeneration of heat and electricity is proposed. The Stirling engines have advantages such as flexibility of fuels and heat sources, low noise level, and higher thermal efficiency than internal combustion engines. In these engines, in power production process, some heat is released to the environment, which can be recovered, and therefore the Stirling engine has a good potential to be used in combined heat and power systems. In this research, the non-ideal adiabatic analysis has been used for the Stirling engine and for enhance the accuracy of the model, the frictional and thermal losses have been considered. Non-ideal adiabatic analysis, was performed using a numerical code developed in MATLAB software. To validate of the model, the geometrical and operational specification of the GPU-3 Stirling engine was used and the results were compared with experimental results and other previous models. Then a beta type Stirling engine was proposed for the combined heat and power system in residential applications. Also, the effect of engine rotational speed, regenerator length and temperature of heat source on electrical and CHP efficiency were investigated and the appropriate amounts of operating parameters were selected. Finally, the electrical power and thermal power were obtained 11263 W and 21653 W, respectively with electrical efficiency of 27.78% and CHP efficiency of 81.19% efficiency for this cogeneration system.
    Keywords: Stirling emgine, cogeneration, adiabatic, regenerator
  • R. Hasanzadeh Ghasemi *, M. Hedayati Khodayari Pages 107-116
    Sliding mode control, due to its great robustness, is very effective approach for underwater vehicles. Due to complexity of underwater environment and existence of disturbance, robust controllers such as sliding mode control have appropriate results in experimental tests. In this paper, sliding mode control has been used for depth channel and steering channel. It has been used for linear and nonlinear systems with parametric uncertainty and sensor noise. Kalman filter observer has been applied to estimate the values of state variables of the underwater vehicle dynamic system that is excited by stochastic disturbances and stochastic measurement noise. Simulation results show that the proposed method is effective in control of depth and steering of the AUV and show that this method can obtain high precision tracking control performance.
    Keywords: Sliding Mode Control, Autonomous Underwater Vehicle, Chattering, Kalman Filter Observer
  • H. Khosravi, R. Eslami, Farsani * Pages 117-125
    In this research work, the effect of nanoclay addition on the flexural properties of E-glass/epoxy grid-stiffened composites (GSCs) was investigated. Firstly, in order to the formation of a stronger interface between the matrix and nanoclay particles, the nanoparticles were modified by a silan coupling agent (3-glycidoxypropyltrimethoxysilane/3-GPTS). Unidirectional glass fibers as rib reinforcement, plain glass fibers as skin reinforcement and a mixture of epoxy resin and 0, 1, 3 and 5 weight percent surfacemodified nanoclay as matrix part were used to produce GSCs. The surface modification trend of nanoclay particles was confirmed by Fourier transform infrared (FT-IR) and X-ray diffraction (XRD). Obtained results showed that the addition of the surface modified nanoclays caused the improvement of stiffness, maximum load and energy absorption properties of GSCs, and the maximum improvements was related to the specimen with 5 wt. % nanoclay. It was also found out that a considerable portion of energy absorption was occurred after the primary fracture at peak load, manifesting the high damage tolerance of the grid composite structures.
    Keywords: Grid-Stiffened Composite Panels, Multiscale Composites, Nanoclay Particles, 3-point Bending Test, EnergyAbsorption
  • A. Khosravi, M .Salami Bani *, H. Bahreinizad Pages 127-131
    Internal thoracic artery and small saphenous vein are two options to be used as a coronary artery bypass grafts .The purpose of this paper was to investigate the viscoelastic properties of the small saphenous vein and internal thoracic artery under compression and tension at body temperature. The dynamic mechanical analysis was used to measure the viscoelastic properties of the ITA and SSV at each temperature and loading frequency range. Storage modulus, loss modulus and phase angle of the ITA and SSV were measured at the body temperature and under a periodic load with frequency ranging between 1 and 2 Hz. Storage and loss modulus of the SSV was higher than ITA. Furthermore SSV was stiffer and had higher internal friction in compression. While ITA was stiffer in tension, its compression and tension’s loss modulus were about the same. Results of this research can help to improve the understanding of the mechanical behavior of ITA and SSV.
    Keywords: Small saphenous vein, Internal thoracic artery, Dynamic mechanical analysis, Viscoelasticity
  • S.Z. Daghighi, M. Norouzi * Pages 133-142
    In the present paper the forced convection heat transfer of non-Newtonian Power-law fluid through an isothermal tube is studied analytically. Exact solutions for thermally developing and fully developed Power-law flows are presented. In the case of thermally developing flow, the energy equation is solved by applying the Separation Method resulting in a homogeneous system of differential equations including Sturm-Liouville equation. Temperature distribution of Power law flow through tube is presented for two states of shear thinning n=0.2 and Newtonian n=1in closed form solutions. The diagram resulted of plotting the local Nusselt number versus the dimensionless tube length for both of two considered states, represents this fact that increasing of the Power law index the Nusselt number is decreased. For the fully developed Power law flow after solving the energy equation finally an ordinary second order differential equation is derived in which the flow temperature distribution is determined by Modal analysis. For different values of Power-law indices firstly, the Nussselt number is determined by wall thermal boundary condition and then the flow temperature distribution is presented by Frobenius method. The results show that the Nusselt number and maximum temperature are decreased by increasing the Power-law index meaning a decrease in the tube heat transfer.
    Keywords: Power-law fluid, Heat convection, Isothermal tube, Modal analysis, Power-law index
  • M. A. Dehghanian, M. Asgari * Pages 143-152
    In this paper, the behavior of energy absorption and maximum force of multi-walled and multi-cell tubes with different cross sections have been studied. Energy-absorption behavior has been simulated using finite element method in ABAQUS software. Numerical simulations with quasi-static load assumption for circle and square-shaped peripheral sections were performed. In the first step, the numerical results of applied force displacement curve caused by movement of the upper barrier have been compared with existing experimental results in different sources. In addition, the tube geometry has been changed to obtain better energy absorption. Then, several models of multi-cell sectins have been modeled. Using multi-cellular results indicating a high percentage of specific energy absorption, three types of adsorbents were designed with specified thickness parameters, vertex angle, tube spacing and number of cells. Using the design of experiments, the results of the simulation of these three absorbers were extracted with different parameters. The objective function equations are extracted from experimental design results according to the parameters considered using the response procedure method. Also, by using the genetic algorithm on the equations obtained by the response surface model, the optimal absorber characteristics were determined and correlated with the simulation results.
    Keywords: Energy absorption, double layer tubes, conical, multicellular tubes
  • M. deymi , dashtebayaz *, S. Mohammadi Pages 153-161
    Increase of fuel price and limitation of carbon dioxide emission caused development of different techniques to enhance the thermal efficiency of internal combustion engines. One of these techniques is conversion of the waste thermal energy in the engine to mechanical or electrical energies. This investigation concentrated on simulation, examination and application of waste heat from exhaust gases of MTU-16V internal combustion engine in an organic Rankine cycle based on the efficiency of first and the second laws of thermodynamics. Using 862 kW power of exhaust gases waste heat, the net powers of working fluids including R600a, R600 and R245fa were evaluated and the highest net output power was calculated to be 37.23 kW for R245fa working fluid. This working fluid increased the output power to approximately 2% and 6% in comparison with R600 and R600a fluids, respectively. Moreover, the mentioned working fluids were examined for volumetric flow rate and required volume contraction, where the lowest value was obtained for R600a. On the one hand, the effect of turbine inlet temperature on the volumetric flow rate, and effect of turbine inlet pressure on energy efficiency, exergy efficiency and irreversibility of the whole system were investigated. On the other hand, the influence of ambient temperature increase on irreversibility of each system component was studied. Based on the obtained results, R245fa fluid showed the best performance to be used in organic cycle from the viewpoint of the first and second laws of thermodynamics.
    Keywords: Heat recovery, organic Rankine cycle, internal combustion engine, simulation of thermodynamic
  • M. Sabzi *, Z. Balak Pages 163-170
    In this study, the effect of aluminum alloying element on the microstructural changes, mechanical properties and fatigue life of Hadfield steel was investigated. For this purpose, 2 blocks castings were prepared from Hadfield steel (without Al and with 1.68 wt% Al addition) by using coreless induction furnace. After the casting, all the blocks were austenitized in 1100°C for 2 hours and immediately quenched in the pure water. In the next step, uniaxial tensile test, bending fatigue test and hardness test by vickers method were conducted on specimens. Microstructure evaluation was conducted by optical metallography and the fractured surfaces were observed by scanning electron microscopy. As a result, it was found that the sample containing 1.68 wt% Al had more hardness and greater yield strength but tensile strength, flexibility and fatigue life of lesser compared to sample without Al addition. So, scanning electron microscopy images indicated the occurrence of ductile fracture in tensile test for both samples and was increased fatigue crack growth in the fatigue test due to the addition of aluminum to chemical composition of Hadfield steel.
    Keywords: Hadfield steel, fatigue life, mechanical properties, microstructural changes, Al
  • A.Saeedi *, J. Khadem, H.Raznahan Pages 171-178
    The effect of magnetic fields on combustion is a well-known fact. In presence of magnetic field, the paramagnetic species change kinetics and equilibrium properties of chemical reaction in combustion. Because NO and O2 are paramagnetic species and other elements and methane are diamagnetic, applying a magnetic field on combustion cause to change its chemical reactions. In this study, the effects of uniform magnetic field on one stage methane combustion reaction has been studied numerically by means of Gibbs free energy minimization. The results suggest that the uniform magnetic field has significant effects on paramagnetic species and their production is influenced, dramatically. Methane combustion reaction with uniform magnetic field leads CO molar fraction to be increased and CO2 concentration to be decrease. The results indicate that the NO pollutant formation also can be decreased while the temperature is increased. Increasing the uniform magnetic field from 0.06 to 0.08 causes molar fraction of this pollutant to decrease by 88.2%.
    Keywords: Uniform magnetic field, Combustion, Chemical species, Methane
  • A. Sadrmomtazi *, R. Zarshin Zanoosh, H. Babaei Pages 179-188
    The behavior of concrete subjected to impact load, is different compared to the behavior under static loading. A test program was carried out to determine static and dynamic properties of rubberized concrete. In this study, waste tire rubber particles were replaced with fine aggregate in concrete mixture in 3 sizes, 0-1, 1-3 and 3-5 mm and in volume ratio of 0%, 10%, 20%, 30%, 40% and 50%. Static and dynamic tests are done with hydraulic and drop hammer machines. Results of compressive and flexural strength, velocity of ultrasonic wave, Static and dynamic modulus of elasticity, strain and Static and absorption energy of rubberized concrete are determined. The results indicated that: larger rubber particles in replacement of sand have better results than smaller sizes. Also increased in rubber content, decreased the unit weight, compressive strength and static and dynamic modulus of elasticity of rubberized concrete. Using rubber particles in concrete significantly increased the ductility and strain capacity of concrete. In addition in this study equation of impact test with using mass-spring modelling, was determined.
    Keywords: Rubberized concrete, Impact loading, Dynamic modulus of elasticity, Mass-spring model, Ductile concrete
  • H. Salavati *, H. Maftooni Pages 189-193
    Deep drawing is an important and useful method to form different configurations like bath tub, shell box and etc from sheet metal. Deep drawing is a sheet metal forming process in which a sheet metal blank is radially drawn into a forming die by the mechanical action of a punch. In this process, the dimension and the blank of initial sheet metal must be obtained to reduce the material waste. The aim of this paper is to obtain the blank curve of rectangular plates. First, the actual simulation of deep drawing process is done by ABAQUS software. Then, by removing the non-deformed elements of the plate and exporting the remained sheet to the Solid Work software, the blank curve is determined. In order to check the method, the experimental deep drawing process was done on two sheet metals, one with rectangular configuration and the other with the obtained blank. The comparison shows the reduction of material waste (about 18.75%) for the sheet with the suggested blank.
    Keywords: Deep drawing, Forming, Blank, Simulation
  • F. Talati *, A. A. Taheri Pages 195-201
    There is always a difference between the numerical, theoretical and experimental values of a physical quantity which is due to measurement errors. Electromagnetic hyperthermia using micro/nano particles is not an exceptional case. This deviation could affect the temperature distribution of domain. In this paper, the deviation of any effective parameter on temperature distribution, including concentration, injection area and radius of micro/nano particles, power and frequency of electromagnetic field are studied and uncertainty analysis is performed. The study was based on the induction heating by micro/nano particles in an electromagnetic field hyperthermia. The finite difference method was used to solve the equations numerically. Results show that the measurement of parameters such as electromagnetic field power, radius of micro/nano injection region should be done accurately.
    Keywords: Hyperthermia, Uncertainty, Electromagnetic field, Magnetic Micro, Nanoparticles, FDM
  • M. Tayyebi, D. Rahmatabadi, R. Rashidi, R. Hashemi * Pages 203-208
    In the present study, Al/Cu/Mg layered composite was produced through cold roll bonding (CRB). Also, mechanical properties, fractography, and microstructure were investigated through uniaxial tensile test, microhardness, scanning electron and optic microscope. Results of carried out tests, showed the value of tensile strength and microhardness for Al/Cu/Mg layered composite. Comparing to initial Al 1050, pure Cu and Mg AZ31B, the value of tensile strength increased. The main cause of this increase was applying high strain and cold working. Value of tensile strength for Al/Cu/Mg layered composite received 220.3MPa that compared to initial Al 1050 and pure Cu and Mg AZ31B, enhanced 144%, 23%, and 29%, respectively. Results of SEM demonstrated that ductile fracture mechanism governed for Al and Cu layers, but fracture surface of Mg layer was a brittle fracture.
    Keywords: Multi-layered Al-Cu-Mg composite, Cold Roll Bonding, mechanical properties, fracturgraphi, microstructure
  • E. Abdi aghdam, A. Zamzam * Pages 209-218
    Clearances between cylinder and piston, and pressure difference between top and bottom of piston causes a flow through the crevices termed blowby. This phenomenon results in cylinder pressure and temperature drops; some unburned mixture remains in the crevices leading to inconvenient usage of the mixture in firing cycle and reduction in engine performance. In the current work a thermodynamic blowby simulation code validated in motoring condition has been used to study and predict the blowby of XU7JP/L3 engine in terms of engine speed and engine working life. Some geometrical measurements of cylinder-piston-ring pack were performed in two engine operations, 70000km and 200000km, to apply the code after required corrections. The obtained results showed that the values of the blowby geometry increased with enhancement of engine life and engine temperature. Increasing engine life enhanced cylinder leakage significantly so the leaking value of 200000km reached to 4 times greater than that for new engine life. Also the mass lost through second compression ring at 70000km and 200000km working durations increased to about 7 and 15 times of that for new engine one, respectively.
    Keywords: Blowby, Motoring, XU7JP-L3, Engine life, Engine speed
  • S. Fattahi, H. Baseri * Pages 219-226
    Dry electrical discharge machining is a sustainable machining process that is used gas medium such as air or Nitrogen instead of liquid dielectric mediums that are mainly based on oil derivation. In the current research, first each of three main responses including material removal rate (MRR), surface roughness (Ra) and radial overcut (ROC) have been optimized considering the effects of six main input factors including current (I), pulse on time (Ton), duty factor (D), spindle rotational speed (N), gas pressure (P) and the gas type.. Regarding the input factors, there are five quantitative and one qualitative input factor (gas type). So, in addition of air as most common dielectric medium, Nitrogen and mixture of Argon and air have been investigated as the other input factors of this parameter. The main purpose of this study is the multi objective optimization of dry electrical discharge machining responses by using the Grey relational analysis based on the Taguchi method. The results of this optimization method show the optimized level at I=12A, Pulse on time (Ton)=100 s , Duty factor (D) =66, Gas Pressure (P) = 3 bar and Spindle rotational speed (N)= 300 rpm and Nitrogen as the dielectric medium. The confirmation experiment at the optimized level by this method depicts that the optimized level has the maximum grey grade, hence it confirms the accuracy of the optimized level by Grey Relational Analysis method.. Also, regarding the equal weights of responses and considering the same effects of the surface roughness and radial over cut that both of them have the smaller the better characteristics, the optimization results in more effect on these responses in comparison with material removal rate.
    Keywords: Dry EDM, Taguchi method, Grey relational analysis, multi-objective optimization
  • M. Farzaneh, Gord, H. R. Rahbari * Pages 227-235
    Due to the cold air in the cold season, natural gas consumption will be greater than the standard mode and much higher than the normal. In this situation for networks comes a critical state, consumption increased as well as pressure reduced for natural gas, this condition has always been one of the main problems to deliver natural gas to various locations. In this study, a natural gas pipeline network in critical condition has been investigated. The proposed method for the analysis of pipeline network compared with previous studies, the validation results show the accuracy of 0.37% for the proposed method. The effect of important parameters on the pipeline network in critical state such as: friction factor and natural gas composition have been studied. The results show, the friction factor has a great impact on the natural gas pipeline network, also natural gas with higher molecular weights have less pressure drop in the all of natural gas pipeline network’s nodes.
    Keywords: Natural Gas, Pipeline Network, Critical State, Friction Factor, Natural Gas Composition
  • A. R. Ghasemi *, M. Ghasemi Pages 229-236
    In this manuscript, in-plane normal and shear interlaminar stresses in composite Timoshenko beam under transverse loading placed on the elastic foundation are studied. The elastic behavior of interlaminar stresses at the interface of adjacent layers is modeled by radial and tangential springs of high stiffnesses. In the first, governing equations and boundary conditions are derived by the virtual work principle and then they are solved by generalized differential quadrature method. By calculating the displacements of the beam laminates, the interlaminar stresses, which are the reaction of radial and tangential springs between adjacent layers of the laminated beam, are obtained. Also, the other stresses of the beam are calculated and drawn by equilibrium equations. Comparison between the results of presented analysis for a beam the and the results of three dimensional elastic solution is shown that the presented method has good accurate to predict the in-plane stresses. The results showed that Winkler effects on interlaminar stresses are lower than Pasternak effects. Also, the elastic foundation caused decrease and increase for interlaminar shear stress and normal stress, respectively.
    Keywords: In-plane stresses, Numerical method, Composite beam, Elastic foundation
  • H. QAHARI, N. KORDANI * Pages 237-244
    Investigation of the effect of the STF on increasing of frictional energy on Kevlar fibers as one of the main factors of decreasing permeability in ballistic impacts is very important. In this study, for understanding the effect of STF on decreasing the permeability of fibers by increasing the frictional energy between fibers and projectile was modeled by ANSYS15 software. The projectile was impacted to the target with velocity of 350m/s. In both models the projectile penetrated and crossed the target. In modeling with Kevlar 29 fibers, the output velocity of projectile was about 341.88m/s and in second modeling the output velocity was 306.43m/s. This model was compared with previous experimental model; ballistic limit of Kevlar fiber without STF is also compared. The results demonstrated the effect of STF on decreasing the permeability of Kevlar fibers because of increasing the friction coefficient. According to the results, increasing the friction coefficient of more than 3 did not have significant effect on decreasing permeability.
    Keywords: Kevlar 29, Ballistic limit, Elasticity Module, Poisson Ratio
  • B. Kaveh, Y. Mallaei Barzi *, M. Kiani Pages 245-254
    In this study, the thermal characteristics of two impinging flame jets are investigated. For the flame structure and temperature field analysis, a non-contact method named Mach-Zehnder Interferometry is used. Mach zehnder method is utilized to determine the effective parameters of flame structure in different amount of Reynolds number and equivalence ratio. The hydraulic diameter of the burners is considered 1.3 mm with 20 mm length and 10 mm width. The angle between two burners is 77 degree. The effect of fuel/air ratio is investigated, when Reynolds number is 70 and equivalence ratio varies between 0.8 and 2.5. Maximum temperature and velocity occurs in equivalence ratio of 1 but at this point, increasing of Reynolds number leads to enhance the maximum temperature and at the same time the growth of the maximum temperature domain.
    Keywords: landfill gas, interferometry, impinging flames, temperature field, Mach zehnder
  • S. Karami *, M. Rostami Pages 255-264
    One of the goals of computational fluid dynamics for turbomachinery is the prediction of their performance such as the ratio of pressure, efficiency, and the nature of the flow. In this research, which consists of two parts, in the first part were performed steady and unsteady simulation methods on stage of the axial flow turbomachinery and results validated. In this regard, two numerical steady methods including a frozen rotor and stage, and three transitional numerical methods including standard transitions, time transformation, and profile transformation were used. Transient methods provided a more accurate prediction. In transient methods, it was observed that transient effects including wake, stator leading edge bubble and flow separation can be obtained more clearly, which were found to be weaker in other methods. In order to solve the numerical flow field used of structured grid and SST turbulence model was used for modeling turbulence. In the second part of the paper, 9 changes were investigated to the geometric changes, such as roughness in the blade surfaces, clockwise and counter-clockwise rotation of the foil sections, the creation of radius in the roots of the blades, and create of the axial distance between the blades.
    Keywords: Computational Fluid Dynamics, Axial Flow Turbomachinery, Turbulence Model Transfer Shear stress, Shock Waves
  • E. Lakzian *, S. Koochakinia Pages 265-270
    In this paper, entropy generated during a continuous two-dimensional boundary layer flow on a porous flat plate surrounded by avariable heat flux is studied through a similarity solution. This study is presented for modeling of the cooling process of metalsurfaces with porous coating that is widely used in industry. Using similarity variables, the continuity, momentum,energyequations are transformed into ordinary differential equations. To validate the proposed solution, results are compared to the existingstudies. The effects of various parameters such as heat flux (q􀭵), suction parameter (S), Prandtl number (Pr), Stretch parameter onthe plate velocity (U), temperature distribution (T),dimensionless entropy (Ns) are shown,discussed in detail. Bijan numberis used as an important parameter for qualitative study in cooling process on porous surfaces. The increase of Bijan number isintroduced as a measure for the increase of cooling rate. The results of the study show that when Prandtl number increases, theentropy will decrease which leads to a decrease in Bijan number. However, an increase in permeability of surface causes toincreasing suction parameter,Bijan number.
    Keywords: Similarity solution, Heat Flux, The heat transfer, Porous plate, Entropy Analysis
  • R. Mohebbi *, M. Masodnia Pages 271-279
    Natural convection of a two-dimensional laminar incompressible fluid flow in a square cavity with different corrugated on the bottom wall has been investigated by finite element method in Comsol software. The top and the bottom walls are insulated, the left and the right walls are maintained at a constant temperature Tc (TH> Tc). In this study, cavites with different corrugated by shapes of rectangular, trapezoidal, triangular and sinusoidal are studied for different amplitude of shapes of blocks, periodicity amplitude and aspect ratio and Rayleigh number. The air is chosen as a working fluid. Hydrodynamic and thermal behavior of fluid is analyzed in form of streamlines, isotherms and the average Nusselt number. Results based on this numerical study showed that the by increasing the Rayleigh number the rate of Nusselt number increases. There is an optimized range for increment rate of heat transfer by increasing the amplitude of shapes of blocks and periodicity amplitude. Also the maximum rate of heat transfer occurs in sinusoidal shape of cavity.
    Keywords: Natural convection, Square cavity, Corrugated, Nusselt number
  • Gh. R. Marami, F. Vakili, Tahanmi, M. A. Saeimi Sadigh * Pages 281-287
    In this research, effects of introducing 0.5wt% reduced graphene oxide (RGO) reinforcement on the creep behavior of the adhesivelybonded joints are investigated at 25oC,55oC. To this aim, uni-axial creep tests are conducted,creep deformations of the bulkspecimens produced via the neat adhesive,adhesive-RGO composite are recorded. Also, creep tests are performed to obtaincreep behavior of the single lap joints. Furthermore, results of the bulk specimen tests are used in a finite element based numericalanalysis to simulate the creep behavior of the joints. Results show that, a significant decrease in the creep deformations along with aremarkable increase of 30% in the creep life time occurs in the reinforced joints. Finally, comparing the numerical results andexperimental data shows that the numerical analysis accurately simulates the creep behavior of the joints.
    Keywords: Adhesive joints, Reduced Graphene Oxide, Creep
  • S. A. M. Mehryan, M. R. Saffarian, Z. Namazian *, F. Moradi Kashkooli Pages 289-298
    The mixed convection heat transfer,the entropy generation in a rhombic enclosure filled with the Cu-water nanofluid in presenceof heat absorption or generation is investigated. The bottom wall is hot, the top wall is cold,the skewed walls are insulated. Thetop wall is moving from left to right at constant speed of U0. The computational grid is generated with the mapping of the geometryinto a square domain. The governing equations are formulated in terms of the dimensionless stream function, the vorticity,theenergy,have been numerically solved using the finite difference scheme. The rhombic angle, the Richardson number, the volumefraction nanoparticles,the heat generation or absorption coefficients effects on the heat transfer,fluid flow characteristics areexaminated. The results show that the increase of the nanoparticles volume fraction leads to the increase of the average nusseltnumber, the total entropy,Bejan number. When the Richardson number is 0.1,for all the nanoparticles volume fraction, theNusselt number has maximum,minimum values at the angles of 120°,30°, respectively. In addition, for all the volumefractions of nanoparticles,skew angles except the angle of 60 degree, the Nusselt number, the total entropy,Bejan numberincrease with the decreasing of the Richardson number. When Ri,0.01, Nusselt number is increased,decreased by the heatabsorption,generation, respectively.
    Keywords: Mixed convection, Nanofluid, Entropy generation, Absorption, generation heat, Rhombic enclosure
  • S. H. Nourbakhsh *, A. H. Farhang Koupaei, A. Atrian, M. Botshekanan dehkordi Pages 299-307
    Friction stir process (FSP) is a solid state process in which many parameters play important roles. Al 7075 is one of the strongestalloys. In this paper the effect of the traverse,rotational speed on the mechanical properties of Al 7075 are investigated insubmerged,ambient conditions. The friction stir process is done with a threaded pin. The pin diameter, pin length,diameterof the shoulder were 8, 5,18 mm respectively. The experimental results showed that the normal,submerged friction stirprocess with optimum parameters can increase strength,elongation of Al7075. In the submerged,normal friction stir processtensile strength,elongation were increased 14.85, 128.57, 11.71,138.1 percent respectively. In most of the specimens Vickersmicro hardness was increased regard to base metal. The submerged friction stir process generally showed better results than thenormal friction stir process. In submerged friction stir process the maximum temperature was reduced about the 60 percent incomparison of the normal friction stir process.
    Keywords: Friction stir process, 7075 aluminum alloy, Mechanical properties, Submerged, Cooling rate
  • S. M. R. Hashemi, Gh. Ghassabi *, A. A. Khaledi Pages 309-318
    Researches show that the water or steam injection,regeneration increase the thermal efficiency of the gas turbine cycles.However, there are very few computational fluid dynamics investigations for these methods. In this study, the effect of steaminjection,regeneration on the thermal efficiency,Nox emission are independently investigated both numerically andthermodynamically. Ansysy Fluent 16 software has been used for numerical simulation. In this paper, combustion occurs in adiffusion type flame. Water steam 2000 C with flow rate 30 kg,s is injected into the combustion chamber,the combustionchamber inlet air temperature is 4600C by using regeneration .Results show that the thermal efficiency increases 4.45%,6.9%with regeneration,steam injection, respectively. However, results show that Nox emission for the steam injection gas turbinecycle is 3.5 times of regenerative cycle,8.5 times of simple cycle.
    Keywords: Thermal efficiency, Nox, Combustion chamber, Computational fluid dynamics
  • M. Yari *, H. Ghaebi, S. Ghavami gargari Pages 319-328
    In this paper, a novel biogas steam reforming system for producing hydrogen is presented. The mixture of biogas contains a largepercentage of Methane, Carbon Dioxide,negligible amounts of other gases. A thermodynamic comprehensive modeling (energyand exergy) was done on the suggested system. The impact of various system parameters in the mixture of biogas such as,temperature,molar ratio of carbon dioxide to methane is also done on the hydrogen production rate, energy,exergyefficiencies of the entire system. The results show that by increasing the temperature of the steam reforming reaction in reactor, in aconstant molar ratio of carbon dioxide to methane in the mixture of biogas, hydrogen production rate,energy,exergyefficiences are increased. Moreover, increasing the molar ratio of carbon dioxide to methane in the biogas combination at hightemperatures, resulted a decrease in hydrogen production per mole of methane,so the energy,exergy efficiencies of the entiresystem (decreased). As well as the most energy,exergy efficiencies of the whole in the case of hydrogen production is maximum,achieved to 52%,42%, respectively.
    Keywords: Steam reforming, Biogas, Hydrogen production, Energy, Exergy
  • M. Asghari, Z. Poolaei *, H. Yazdani Pages 331-335
    In today’s world too much energy is consumed to provide comfort conditions inside the buildings and this makes it necessary to estimate the energy consumption and recommend appropriate strategy to reduce it. One way of calculating the amount of energy consumption for providing comfort conditions is to employ simulated programs such as EnergyPlus and DesignBuilder. In this paper one authentic case study has been chosen and by applying DesignBuilder program, the amount of energy consumption for its cooling condition on 1st of July in three different cities based on two different strategies has been simulated and their effects on electric energy consumption have been compared. The first strategy is to employ the equation of estimating heat transfer via solar radiation and using overhang shades (6 different thicknesses) to reduce the area of the building exposed to solar radiation and reducing the heat gained from it. The second one is to apply the equations of Fourier's law in which the amount of reduction in heat transferred to the building by utilizing heat insulations in 5 different thicknesses is calculated. The results showed that the second strategy has much more superiority over the first one considering in Ahvaz and Tehran cities, but for Tabriz, the difference between two strategies is less. Furthermore the results obtained in Ahvaz showed that our conception of reducing the energy consumption by employing overhang shades is not always right. And employing heat insulation even by the thickness of one centimeter is more effective.
    Keywords: Simulation, Energy, Building, Overhang
  • J.Seidi * Pages 337-340
    In this study, an improved high-order theory is presented for buckling analysis of sandwich conical shell with thin FGM face sheets and homogenous soft core. First shear deformation theory (FSDT) used for the face sheets and cubic functions are assumed for the transverse and in-plane displacements of the core. The nonlinear Von-Karman type relations are used to obtain the strain components. The equilibrium equations are derived via principle of minimum potential energy. Analytical solution for static analysis of simply supported sandwich conical shells under axial in-plane compressive loads is performed by using Galerkin’s solution. The comparisons show that the present results are in the good and better agreement with the results in the literature results.
    Keywords: Truncated conical sandwich shell, buckling analysis, Nano- FGM
  • M. Noorian Ardakani, S. A. A. Oloomi *, M. H. Zare Mirok Abad Pages 347-351
    An investigation has been carried out to study the heat transfer and pressure drop characteristics of MWCNT-Base oil Nano-fluid flow inside horizontal rectangular channels under constant wall temperature. The effect of different parameters such as mass velocity, aspect ratio of rectangular channels and Nanoparticles concentration on heat transfer coefficient and pressure drop of the flow is studied. Observations show that the numbers of Graz higher with increasing concentration of nanoparticles in oil, the increase is much higher heat transfer switch. And also shows that the pressure drop depends on the amount of nanoparticles and aspect ratio tube. By increasing the aspect ratio tube, the convective heat transfer coefficient increases very well.
    Keywords: Heat transfer, Pressure Drop, MWCNT, Constant Temperature, Rectangular Tube