فهرست مطالب

مهندسی مکانیک مدرس - سال نوزدهم شماره 6 (خرداد 1398)
  • سال نوزدهم شماره 6 (خرداد 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/01/25
  • تعداد عناوین: 25
|
  • حسن آذرکیش* صفحات 1319-1325
    در کار حاضر، طرحی جدید برای میکروکانال های یک سیستم خنک کاری میکروسیالی مبتنی بر نیروی کشش سطحی پیشنهاد شده است تا راندمان سیستم افزایش یابد. در این رویکرد، با کنترل نیروهای کشش سطحی و اصطکاکی، احتمال تشکیل هلالی سیال در داخل میکروکانال در گستره وسیعی از دماهای کارکرد افزایش می یابد. میکروکانال طرح پیشنهادی از سه بخش تشکیل شده است. بخش نخست دارای سطح مقطع کوچکی است و به منظور کنترل افت فشار اصطکاکی از آن استفاده می شود. بخش دوم، تبخیرکننده با سطح مقطع متوسط است. موازنه میان نیروهای کشش سطحی و اصطلاکی باعث تشکیل هلالی سیال در این بخش از میکروکانال می شود. هلالی می تواند در طول این بخش از میکروکانال حرکت کند تا به ورودی بخش سوم برسد. بخش سوم میکروکانال دارای سطح مقطع بزرگ است، لذا فشار مویینگی در این بخش به شدت کاهش می یابد و مانع حرکت بیشتر هلالی به سمت جلو می شود. نرخ تبخیر از سطح هلالی با استفاده از تئوری تبخیر از لایه نازک مایع تخمین زده می شود. نتایج نشان می دهد که در رویکرد پیشنهادی، قابلیت دسترسی به مقادیر شار حرارتی بیش از 100-30وات بر سانتی متر مربع (در محدوده دمای سطح °C100-70) توسط مکانیزم تبخیر از یک غشای آب دوست امکان پذیر است.
    کلیدواژگان: سیستم خنک کننده میکروسیالی، فشار مویینگی، تبخیر از لایه نازک مایع
  • محسن فرجی خیرآبادی، سعید خردمند* صفحات 1327-1335
    در کار حاضر به بررسی و شبیه سازی جریان هوا، حاوی ذرات معلق جامد در ایمپکتور حقیقی پرداخته شده است که ذرات مورد بررسی در محدوده میکرون هستند. نتایج این کار را می توان به صورت شبیه سازی حرکت ذرات در ایمپکتور حقیقی، بررسی تغییرات چگالی ذرات و همچنین اثر تغییرات دمایی محیط اطراف و صفحات ایمپکتور بر راندمان جمع آوری بیان کرد. در قسمت اول با استخراج معادلات حاکم بر این پدیده و انتخاب روش عددی مناسب برای حل این معادلات، مسیر حرکت ذرات شبیه سازی شده است. با استفاده از مشخص بودن مسیر ذرات می توان تعداد ذرات رسوب کرده روی صفحه جمع آوری را مشخص کرده سپس با توجه به روابط ذکرشده راندمان جمع آوری برای یک کار آزمایشگاهی به دست آمده که مقایسه این نتایج با مقادیر آزمایشگاهی نشان دهنده صحیح بودن روش انتخابی است. در قسمت بعد با انتخاب ذرات با چگالی های متفاوت، به بررسی اثر تغییرات دمایی محیط اطراف، تغییرات دمای هوای ورودی با فرض ثابت بودن دمای صفحه جمع آوری و تغییرات دمای صفحه جمع آوری بر راندامان ایمکتور پرداخته شده است. نتایج نشان می دهند چگالی ذرات روی راندمان ایمکتور اثر زیادی گذاشته و این تغییرات باعث کاهش قطر برش بین 2/2 تا 2/4میکرومتر در محدوده مورد بررسی خواهد بود. گرم شدن محیط کاری ایمپکتور با توجه به افزایش ویسکوزیته هوا باعث کاهش راندمان ایمپکتور می شود. بررسی های انجام ‎شده نشان داد با تغییرات دمای صفحه جمع آوری نیز بازده جمع آوری ذرات دچار تغییر خواهد شد.
    کلیدواژگان: ایمپکتور حقیقی، دیدگاه اویلری- لاگرانژی، بازده جمع آوری، دینامیک سیالات محاسباتی، نیروی ترموفورتیک
  • بهمن شریفی، سید حسن هاشم آبادی* صفحات 1337-1346
    در پژوهش حاضر، شبیه سازی CFD عملکرد فلومتر اولتراسونیک زمان گذر با سنسور پیزوالکتریک PZT-5J برای نفت خام سبک، سنگین و متوسط با استفاده از معادله موج در مسیر انتشار موج آکوستیک و روش حل المان محدود در شرایط ناپایا مدل سازی و با نرم افزار COMSOL Multiphysics 5.3 انجام شد. نمونه های مختلف نفت خام سبک، سنگین و متوسط در دماهای متفاوت تحت فشار ثابت با استفاده از ابزارهای CFD مدل سازی و شبیه سازی شدند. ماکزیمم ولتاژ دریافتی و سرعت صوت در نمونه ها توسط مدل ارایه شده محاسبه شد. برای ارزیابی دقت مدل ارایه شده، نتایج شبیه سازی با داده های تجربی به دست آمده از کار تجربی پژوهشگران، مورد مقایسه قرار گرفت. میانگین ماکزیمم ولتاژ سیگنال های دریافتی برای فلومتر اولتراسونیک حاوی نمونه های نفت خام سبک، سنگین و متوسط به ترتیب برابر با 9491/0، 0115/1 و 9743/0ولت هستند. اختلاف بین نتایج حاصل از شبیه سازی و داده های تجربی برای سرعت صوت در نمونه های نفت خام سبک، سنگین و متوسط حداکثر حدود 2336/0%، 4339/0% و 1378/0% بود. بنابراین می توان با استفاده از مدل ارایه شده، هزینه های سنگین طراحی و بهینه سازی کنتور اولتراسونیک زمان گذر را برای نفت خام کاهش داد.
    کلیدواژگان: فلومتر اولتراسونیک زمان گذر، سنسور پیزوالکتریک PZT-5J، نمونه نفت خام، شبیه سازی CFD، سرعت صوت
  • شاهرخ شمس*، رضا اثباتی لواسانی صفحات 1347-1354
    در این پژوهش معادلات آیروالاستیسیته ایرفویل چرخان به کمک آیرودینامیک لووی استخراج شده است. بدین منظور دستگاه های مختصات متصل به ایرفویل و دستگاه مختصات مرجع متصل به هاب را تعریف می کنیم. سرعت وزش باد و سرعت دورانی ایرفویل را به صورت برداری در این دستگاه های مختصات به دست می آوریم. بدین ترتیب معادلات انرژی جنبشی و پتانسیل با فرض سختی و میرایی خطی با روش همیلتونین به دست می آیند. برای درنظرگرفتن دنباله مارپیچ پشت ایرفویل چرخان، آیرودینامیک ناپایای لووی را با معادلات سازه کوپل کرده و معادلات آیروالاستیسیته ایرفویل چرخان را به دست می آوریم. معادله آیروالاستیسیته حاصل با روش PK تحلیل پایداری شده و سرعت فلاتر تعیین می شود. با مقایسه نتایج پایداری با مرجع، صحت روش استخراج سیستم معادلات بررسی شده است. همچنین به منظور تعویق فلاتر، کنترل PID بر سیستم معادلات آیروالاستیسیته اعمال شده است. زاویه گام را ورودی کنترل در نظر می گیریم. با تعریف خواسته های مطلوب طراحی شامل خطا و زمان کنترل، کنترلر PID طراحی و اعمال شده است. نتایج نشان می دهد که پاسخ پله واحد زاویه گام زیر- میرا است و خروجی به خوبی ورودی را دنبال می کند. به علاوه، رد اغتشاش با درنظرگرفتن با محدودسازی بهره ورودی به خروجی با کنترلر تعریف شده، برای قبل و بعد از سرعت فلاتر بررسی شده است.
    کلیدواژگان: آیروالاستیسیته، آیرودینامیک لووی، کنترل PID، فلاتر، ایرفویل چرخان
  • پوریا ظریفیان، حمیدرضا اویسی*، روح الله دهقانی فیروزآبادی صفحات 1355-1362
    در مقاله حاضر، فلاتر پوسته استوانه ای در معرض جریان هوای فراصوت خارجی و حاوی سیال داخلی مورد بررسی قرار گرفته است. لازم به ذکر است که در مدل ساده و جدید ارایه شده برای سیال داخلی تنها از درجات آزادی سطح آزاد سیال و درجات آزادی سازه احاطه کننده آن استفاده شده است. در این راستا مدل اندرکنش سازه- سیال محاسباتی در چارچوب روش اجزای محدود توسعه داده شده است. تلاطم سیال داخلی از طریق یک مدل دقیق و سطح بالا شناخته شده به عنوان مدل تلاطم سیال، نمایش داده شده است. سازه پوسته استوانه ای به وسیله تئوری پوسته ساندرز مدل سازی شده و بارگذاری فشار آیرودینامیک با تئوری پیستون مرتبه اول تقریب زده شده است. همچنین سختی هندسی اولیه ناشی از پیش تنش ها در وضعیت اولیه منتج شده از فشار هیدرواستاتیک سیال، فشار جانبی و بار فشاری محوری در نظر گرفته شده است. صحت و درستی فرمول بندی استخراج شده با استفاده از چند مثال اعتبارسنجی اثبات شده است. نتایج نشان دادند هنگامی که نسبت پرشدگی از صفر تا 1 تغییر می کند، سرعت فلاتر ابتدا با افزایش نسبت پرشدگی افزایش می یابد و در نسبت پرشدگی حدود 5/0 به بیشینه مقدار خود می رسد و پس از آن با افزایش بیشتر نسبت پرشدگی شروع به کاهش می کند و در نسبت پرشدگی حدود 1 سرعت فلاتر به مقدار بحرانی پوسته خالی می رسد.
    کلیدواژگان: فلاتر فراصوت، سیستم اندرکنش سازه- سیال، پوسته استوانه ای حاوی سیال، روش اجزای محدود
  • پوریا مقصودی، سیدعلی میربزرگی، حسن حسن زاده* صفحات 1363-1374
    در این مقاله جریان آرام و توسعه یافته همراه با انتقال حرارت و جرم در یک کانال پیل سوختی با سطح مقطع مستطیلی مورد بررسی قرار گرفته است. کانال مستطیلی مستقیم بوده و دارای یک دیوار متخلخل و سه دیواره غیرمتخلخل است. معادلات حاکم شامل معادلات ممنتوم و انرژی هستند که توسط یک کد دوبعدی (شبه سه بعدی) حل شده و منحنی های توزیع سرعت، توزیع فشار و توزیع دما در طول کانال و پارامترهای بدون بعد جریان مانند ضریب اصطکاک و عدد ناسلت در نسبت منظری های مختلف کانال محاسبه و ترسیم شده اند. برای جریان از شرط مرزی عدم لغزش و برای انتقال حرارت از شرط مرزی معمول در پیل سوختی استفاده شده است. به طوری که روی دیواره متخلخل از شرط مرزی شار حرارتی ثابت و روی سه دیواره غیرمتخلخل از شرط مرزی ثابت دما استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که برای یک نسبت منظری معین، ضریب اصطکاک در حالت تزریق بیشتر از مکش است و با افزایش میزان تزریق و مکش، اختلاف آنها بیشتر می شوند. علاوه بر این، مقدار ضریب اصطکاک برای نسبت منظری یک (سطح مقطع مربعی) چه برای تزریق و چه مکش حداقل است. عدد ناسلت هم برای تزریق و هم برای مکش در نسبت منظری واحد حداقل است. همچنین توزیع سرعت و دما در طول کانال و همچنین توزیع بی بعد این دو پارامتر همراه با تزریق و مکش و بدون آن در نسبت منظری های مختلف ترسیم و مورد بحث قرار گرفته اند.
    کلیدواژگان: پیل سوختی، نفوذ جرم، کانال های جریان
  • سجاد روشن روان، سعید شمقدری* صفحات 1375-1384
    در این مقاله، روشی جدید به منظور طراحی کنترل کننده پایدارساز و ردیاب برای دسته ای از سیستم های غیرخطی که نمایش فضای حالت آنها به فرم توابع چندجمله ای است، ارایه شد. در این روش، طراحی کنترل کننده براساس مدل غیرخطی بوده و بدون نیاز به هیچ گونه خطی سازی محلی انجام می گیرد. مساله طراحی بر تجزیه مجموع مربعات چندجمله ای متکی است و با تبدیل به یک مساله بهینه سازی محدب، به فرم برنامه ریزی مجموع مربعات ارایه شده است. این روش با کاهش محافظه کاری نسبت به سایر روش های مبتنی بر خطی سازی، پایداری نمایی فراگیر سیستم غیرخطی را تضمین می دهد. همچنین برای ارزیابی پایداری متغیرهای حالت سیستم حلقه بسته نسبت به ورودی خارجی، رویکردی مبتنی بر روش مجموع مربعات مورد استفاده قرار گرفته است. در این روش نیز قیود لازم برای تضمین پایداری ورودی به حالت، به فرم یک مساله امکان پذیری مجموع مربعات در آمده است. مدل دینامیکی غیرخطی اجسام پرنده را معمولا می توان با معادلات چندجمله ای غیرخطی بیان نمود. لذا تئوری پیشنهادی می تواند برای طراحی خودخلبان یک پرنده هوایی به کار گرفته شود. کامل ترین روش ارزیابی بخش کنترل سامانه های هوافضایی قبل از آزمون پروازی، شبیه ساز سخت افزار در حلقه است. از این رو در انتها نتایج حاصل از به کارگیری کنترل کننده طراحی شده در آزمون سخت افزار در حلقه یک پرنده مافوق صوت ارایه شده است. نتایج حاصل با نتایج شبیه سازی مقایسه شد که هم خوانی مناسب نتایج، کارآیی روش ارایه شده را در حلقه کنترل خودخلبان پرنده نشان می دهد.
    کلیدواژگان: سیستم های غیرخطی چندجمله ای، مجموع مربعات، ردیابی ورودی، پایداری ورودی به حالت، سخت افزار در حلقه
  • حامد چلنگری جویباری، مهدی طالع ماسوله*، بهنام داداش زاده صفحات 1385-1396
    ربات های با مکانیزم موازی در مقایسه با ربات های سری، دارای مزیت هایی از جمله دقت بالا، نسبت بالای بار اعمالی به وزن ربات و همچنین سختی بالاتر هستند که موجب استفاده از این مکانیزم ها در کاربردهای دقیق می شود. درنظرگرفتن رفتار سختی مکانیزم، یکی از جنبه های مهم در حین طراحی است که باعث می شود دقت مطلوب با توجه به کاربرد مورد نظر حاصل شود. هدف از این مقاله، ارزیابی سختی و خطاهای ناشی از نرمی مکانیزم یک ربات موازی سه درجه آزادی است. به همین منظور میزان جابه جایی مجری نهایی به ازای بار اعمالی به صورت شبیه سازی و عملی مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا مکانیزم موازی مورد مطالعه در این مقاله معرفی و ویژگی های آن بیان شده است. سپس، سختی مکانیزم با استفاده از روش آنالیز المان محدود مدل می شود و با اعمال شرایط مرزی مورد نظر، رفتار سختی مکانیزم ربات در موقعیت های معین مجری نهایی مورد بررسی قرار می گیرد. در ادامه، به منظور راستی آزمایی نتایج به دست آمده از مدل سازی سختی، دستگاهی نوین به منظور اندازه گیری سختی مکانیزم، معرفی و نحوه کار با آن دستگاه نیز شرح داده شده است. با استفاده از این دستگاه، رفتار سختی مکانیزم ربات در موقعیت های مشابه اندازه گیری شده است. در انتها، جواب مدل سازی سختی و نتایج به دست آمده از اندازه گیری عملی، گزارش و با هم مقایسه می شوند که نشان می دهد ربات با مکانیزم موازی مورد مطالعه در این مقاله، دارای رفتار سختی مناسب بوده و در کاربردهای دقیق مورد اطمینان و قابل به کارگیری است.
    کلیدواژگان: ربات موازی درجه آزادی محدود، مدل سازی سختی، روش آنالیز المان محدود، دستگاه اندازه گیری سختی
  • حمیدرضا رشیدی، سیدمهدی زندی*، فرشید مسیبی صفحات 1397-1408
    پدیده ی تلاطم سطحی سیال از مسائل پیچیده در پدیده های جریان با سطح آزاد است. روش های عددی بدون شبکه به عنوان روشی نوین، کاربرد فراوانی در حل این مساله دارند. در این روش ها، عدم وجود شبکه بندی و المان های پیچیده برای دامنه مسائل با توجه به تغییر هندسه حل در طول زمان، انعطاف پذیری زیادی در حل مسائل عددی به وجود می آورد. در تحقیقات صورت گرفته در گذشته مسئله ی تلاطم سطحی سیال در مخازن با استفاده از حل معادله ی لاپلاس، با توجه به پتانسیل سرعت، صورت گرفته است، اما حل این مسئله با معادلات فشار، چندان مورد توجه نبوده است؛ بنابراین با استفاده از معادلات فشار و یک الگوریتم زمانی لاگرانژی مناسب، روش توابع پایه نمایی تعمیم یافته برای مسائل مخازن تحت تحریک دینامیکی توسعه داده شده است. تقریب حل با استفاده از روش بدون شبکه ی توابع پایه نمایی تعمیم یافته صورت می گیرد و کل دامنه حل به تعدادی نقطه ی گرهی گسسته سازی شده و سپس با در نظر گرفتن شرایط مرزی مناسب، مجهولات مسئله تقریب زده می شوند. در این تحقیق، مثال های خطی و غیرخطی، تحت تحریک هارمونیک، به صورت دو بعدی از مخازن مکعب مستطیلی، حل شده است و نتایج حاصل از آن ها، با روش های حل تحلیلی، دیگر روش های حل عددی و همچنین، داده های آزمایشگاهی، مقایسه شده است. نتایج، نشان می دهند که به لحاظ صرف وقت و هزینه ی محاسبات، روش حاضر، در حالت دو بعدی، در مقایسه با دیگر روش های لاگرانژی موجود، بسیار درخور توجه است.
    کلیدواژگان: تلاطم سطحی سیال، روش بدون شبکه، شبیه سازی عددی، توابع پایه نمایی، مخزن ذخیره مستطیلی
  • حامد باقری اسفه*، مصطفی شهریار صفحات 1409-1416
    یکی از دغدغه های اصلی جهان امروز، کاهش منابع انرژی و افزایش قیمت آن است. برای مقابله با این مساله اکثر کشورهای جهان به دنبال راه حل های جدید برای کم کردن نیاز به انرژی در زمینه های مختلف هستند. مصرف انرژی در ساختمان ها سهم قابل توجهی از مصرف انرژی سالیانه کشورها را به خود اختصاص می دهد. سالانه حدود 40% مصرف انرژی ایران صرف گرمایش، سرمایش و سایر نیازهای ساختمان ها می شود. لذا این بخش پتانسیل قابل توجهی برای اصلاح زیرساخت ها و کاهش مصرف انرژی را داراست. یکی از اجزای سازنده ساختمان ها که نقش قابل توجهی در هدررفت انرژی حرارتی دارد، پنجره است. با استفاده از پنجره های چندجداره پرشده با گازهای بی اثر می توان بخش زیادی از انرژی اتلافی ساختمان را کاهش داد. در این مقاله تاثیر استفاده از پنجره های چندجداره مختلف در کاهش تلفات حرارتی ساختمان بررسی شده است. تاثیر تعداد جداره شیشه در پنجره، نوع گاز بی اثر و ضخامت آن و همچنین نوع قاب در این مقاله مطالعه شده است. برای بررسی این عوامل، تلفات حرارتی یک ساختمان نمونه در نرم افزار Carrier شبیه سازی و محاسبه شده است. همچنین میزان شار هدایتی عبوری از پنجره های چندجداره با گازهای پرکننده مختلف به کمک نرم افزار FLUENT محاسبه شده است. براساس نتایج به دست آمده، پنجره سه جداره پرشده با گاز کریپتون بهترین عملکرد را در کاهش تلفات حرارتی ساختمان دارد و به کارگیری آن 66% عملکرد حرارتی پنجره تک جداره را بهبود می بخشد.
    کلیدواژگان: پنجره ساختمان، چندجداره، گاز پرکننده، اتلاف حرارت
  • محمد جواد رحیمی، محمدحسین حامدی*، مجید عمیدپور صفحات 1417-1428
    مقاله حاضر حاوی نتایج بررسی ترمودینامیک و اقتصادی استفاده از گاز سنتز حاصل از راکتور گازی ساز زیست توده به جای گاز طبیعی، در یک نیروگاه تولید همزمان است. ابتدا تحلیل سیستم موجود در کارخانه پارس خودرو که با گاز طبیعی تغذیه می شود، صورت پذیرفت و در ادامه به کارگیری گازی ساز در راستای تولید گاز سنتزی برای جایگزینی گاز طبیعی بررسی می شود. نتایج تحلیل ترمودینامیک نشان می دهد که افزایش درصد رطوبت سوخت زیست توده اثر جزئی روی درصد CH4 و N2 در گاز سنتزی داشته است، اما اثر کاهشی نسبتا شدیدی بر درصد CO و CO2 و همچنین ارزش حرارتی پایین دارد. با به کارگیری راکتور گازی ساز، به میزان 4468316متر مکعب در سال صرفه جویی در مصرف گاز طبیعی ایجاد می شود. نتایج تحلیل اقتصادی مبین این مطلب است که به ازای قیمت گاز طبیعی 700ریال بر متر مکعب، قیمت خرید برق 650ریال بر کیلووات ساعت، تعداد سال های عملکرد 7سال و نرخ سود 7%، ارزش خالص حال حاضر در مرز صفر است و سرمایه گذاری در مرز توجیه پذیری اقتصادی خواهد بود. اما درصورت بالاتربودن نرخ سود، کمتربودن نرخ خرید گاز طبیعی یا کمتربودن قیمت خرید برق، سیستم ارتقایافته از دیدگاه اقتصادی توجیه پذیر نیست. در همین ارتباط، در نرخ سود 7%، به ازای قیمت سوخت زیست توده حداکثر برابر با 100000ریال بر تن، ارزش خالص حال حاضر در مرز صفر است و سرمایه گذاری توجیه اقتصادی خواهد داشت، اما در مقادیر بالاتر قیمت زیست توده، سرمایه گذاری توجیه اقتصادی نخواهد داشت.
    کلیدواژگان: زیست توده، موتور ژنراتور گازسوز، گازی ساز، ارزش خالص حال حاضر
  • صادق علیخانی*، نجمه گنج بخش، امین بهزادمهر صفحات 1429-1437
    این پژوهش رفتارهای حرارتی و هیدرودینامیک جریان آرام سیال عامل آب درون لوله خمیده افقی وایپرتکس، در محدوده اعداد گراشهف پایین و در محدوده انتقال حرارت جابه جایی ترکیبی را به روش عددی مورد بررسی قرار داده است. این لوله دارای خم 180درجه، شعاع انحنا بی بعد 6.62=R/D2 و زبری های کروی شکل با ارتفاع بی بعد 0.1=e/D و شار حرارتی ثابت روی دیواره خود است. معادلات پیوستگی، مومنتوم و انرژی با روش حجم محدود به صورت سه بعدی حل شده اند. برای حل مساله از کد دینامیک سیالات محاسباتی نرم افزار انسیس فلوئنت استفاده شده است. نتایج حاصل بیانگر تاثیر عدد گراشهف و نیروهای شناوری ناشی از آن، همچنین اثر تقابلی نیروهای گریز از مرکز و شناوری در کنار زبری سطح، روی پارامترهای هیدرودینامیک و حرارتی از جمله سرعت محوری بی بعد، جریان های ثانویه، دمای بی بعد، ضریب انتقال حرارت جابه جایی و ضریب اصطکاک سطحی است. به گونه ای که در یک رینولدز ثابت با افزایش گراشهف به دلیل تقابل شدیدتر نیروهای شناوری و گریز از مرکز، ضریب انتقال حرارت جابه جایی کاهش می یابد حال آن که در لوله خمیده صاف (بدون زبری) افزایش گراشهف منجر به افزایش ضریب انتقال حرارت جابه جایی می شود. با این وجود لوله خمیده وایپرتکس در محدوده گراشهف و رینولدزهای بسیار پایین، در هر گراشهف و رینولدز یکسان، انتقال حرارت بالاتری نسبت به لوله خمیده صاف داشته است. همچنین نتایج نشان داد که ضریب اصطکاک سطحی در این نوع لوله ها با افزایش گراشهف می تواند تا 3/5برابر بیشتر از مقدار آن در لوله خمیده صاف باشد.
    کلیدواژگان: جریان آرام، لوله خمیده افقی، وایپرتکس، انتقال حرارت جابه جایی ترکیبی
  • سعید مرتضایی، حسین عربی*، سید حسین سیدین، امیر مومنی، مهدی سلطانعلی نژاد صفحات 1439-1445
    در پژوهش حاضر، از یک معادله بنیادین براساس مدل سینوس هایپربولیک، برای توصیف رفتار تغییر شکل گرم فولاد زنگ نزن رسوب سخت شونده نیمه آستنیتی Fe-17Cr-7Ni (17-7PH)، استفاده شده است. با استفاده از داده های تجربی به دست آمده براساس آزمایش های فشار گرم در محدوده دمایی C°1100-950درجه سانتی گراد و محدوده نرخ کرنش 1-0.001بر ثانیه و محاسبه ارتباط بین پارامترها و ثوابت ماده (α، A، n و Q)، مدل مورد استفاده توسعه داده شد. در این پژوهش ارتباط بین ثوابت ماده و کرنش حقیقی به صورت روابط چندجمله ای درجه شش بیان شده است. از معیار میانگین خطای نسبی مطلق (AARE) و ضریب همبستگی (R)، برای ارزیابی عملکرد مدل مورد مطالعه استفاده شد. مقادیر محاسبه شده برای AARE و R به ترتیب برابر با 5/17 % و 0/99 به دست آمدند. نتایج این تحقیق حاکی از آن است که معادله بنیادین استفاده شده می تواند تنش سیلان را برای این آلیاژ با دقت خوبی در محدوده وسیعی از شرایط آزمایشی پیش بینی کند. بنابراین از این معادله می توان به طور گسترده برای تجزیه و تحلیل مکانیزم های تغییر شکل و تکامل ریزساختاری استفاده کرد.
    کلیدواژگان: تغییر شکل گرم، رسوب سخت شونده، فشار گرم، فولاد زنگ نزن 7PH-17
  • میثم اکبری پایدار، بهروز محمد کاری*، مهدی معرفت، مهدیه آب روش صفحات 1447-1456
    ضخامت بهینه عایق حرارتی تابعی از هزینه اولیه عایق کاری و میزان هزینه حامل های انرژی برای گرمایش و سرمایش فضای داخلی ناشی از انتقال حرارت از مقطع جدار در دوره بهره برداری است. در ایران، با اختصاص یارانه به بخش انرژی، تعرفه مربوط به حامل های انرژی به طور قابل توجهی کمتر از تعرفه های میانگین جهانی است. با هدف تعیین ضخامت بهینه عایق حرارتی، تعرفه های حامل های انرژی، متناسب با میزان مصرف، متغیر در نظر گرفته شد. تعرفه برق و گاز مشترکین براساس میزان مصرف، به چهار تعرفه کم مصرف، مصرف متوسط، پرمصرف و بسیار پرمصرف تقسیم شد. در کنار این چهار تعرفه یارانه ای تعرفه حامل های انرژی بدون یارانه نیز به عنوان تعرفه پنجم مورد بررسی قرار گرفت. جدار خارجی شامل بلوک سفالی به ضخامت 20سانتی متر و عایق حرارتی پلی استایرن از خارج است. میزان بار حرارتی ناشی از انتقال حرارت از جدار خارجی در جهت های مختلف جغرافیایی برای ضخامت های متفاوت عایق حرارتی در تهران توسط نرم افزار شبیه سازی انرژی پلاس محاسبه شد و ضخامت بهینه عایق حرارتی براساس هزینه دوره حیات 30ساله تعیین شد. براساس نتایج به دست آمده، در تعرفه اول که مربوط به مشترکین کم مصرف است، استفاده از عایق حرارتی در برخی از جهت های جغرافیایی امکان بازگشت سرمایه در مدت زمان دوره حیات وجود ندارد. در دیگر جهت ها نیز میزان صرفه جویی اقتصادی کم و نزدیک به صفر است. با افزایش تعرفه، ضخامت بهینه عایق حرارتی افزایش پیدا می کند. در تعرفه های دوم تا پنجم ضخامت بهینه عایق حرارتی بین 6 تا 18سانتی متر متغیر است. همچنین مدت زمان بازگشت سرمایه برای این تعرفه ها، بین 6 تا 28سال به دست آمد.
    کلیدواژگان: عایق حرارتی، ضخامت بهینه، دوره حیات، بازگشت سرمایه
  • بهزاد سعیدی، رامین وطن خواه* صفحات 1457-1466
    در این پژوهش فرکانس تشدید و حساسیت خمشی میکروتیر میکروسکوپ نیروی اتمی ساخته شده از مواد مندرج تابعی براساس تئوری تنش کوپل بهبودیافته مورد بررسی قرار می گیرد. تئوری تنش کوپل بهبودیافته شامل پارامتر مقیاس طولی مواد است، به طوری که اثر اندازه را در بررسی رفتار سیستم ها در نظر می گیرد. میکروتیر ساخته شده از مواد مندرج تابعی، ترکیبی از سرامیک و فلز بوده، به طوری که خواص آن با توان های مختلف از n در راستای ضخامت میکروتیر تغییر می کند. در این پژوهش، با توجه به انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل میکروتیر، معادلات حرکت و شرایط مرزی حاکم بر سیستم با درنظرگرفتن تئوری تیر اویلر- برنولی به کمک اصل همیلتون استخراج می شود. براساس نتایج به دست آمده مشخص می شود که با افزایش سختی تماسی، حساسیت خمشی میکروتیر، کاهش و فرکانس تشدید خمشی افزایش می یابد. از طرفی زمانی که ضخامت میکروتیر به پارامتر مقیاس طولی ماده نزدیک می شود، اختلاف بین تئوری تنش کوپل بهبودیافته و تئوری کلاسیک مکانیک محیط های پیوسته قابل ملاحظه خواهد بود. علاوه بر این، در سختی های تماسی پایین، افزایش توان n موجب کاهش حساسیت خمشی میکروتیر و در سختی تماسی بالا، افزایش توان n موجب افزایش حساسیت خمشی سیستم می شود. همچنین نتایج نشان می دهند که به ازای هر سختی تماسی، با افزایش کسر حجمی سرامیک، فرکانس تشدید خمشی میکروتیر افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: مواد مندرج تابعی، تئوری تنش کوپل بهبودیافته، پارامتر مقیاس طولی، میکروسکوپ نیروی اتمی
  • پریا خلیلی، ساره ذوالآتش، رامین وطن خواه* صفحات 1467-1473
    روش های مختلفی برای کنترل تزریق داروی شیمی درمانی برای درمان تومورهای سرطانی مورد مطالعه قرار گرفته اند. هدف اصلی از کنترل ،کم کردن سریع سلول های سرطانی و در عین حال رساندن کمترین آسیب به بافت های سالم بدن است. همچنین در انتهای درمان، میزان غلظت داروهای باقیمانده در بدن بیمار تا حد امکان باید کم باشد. الگوریتم های کنترلی مختلفی بر مدل های دینامیک با درجات متنوع اعمال شده اند. در این مقاله یک مدل دینامیک به روز سرطان با پنج معادله دیفرانسیل با درنظرگرفتن سلول های سالم، دیواره رگ، سلول های سرطانی و میزان دو داروی شیمی درمانی و آنتی آنژیوژنیک باقیمانده در بدن به عنوان متغیرهای فضای حالت و نرخ تزریق دو دارو به عنوان سیگنال کنترلی در نظر گرفته شده است. بعد از بررسی مدل ریاضی سیستم، کنترل این بیماری به وسیله کنترلر فازی با تعریف قوانین به همراه فازی ساز و فازی زدا، یکی از سیگنال های کنترلی (نرخ داروی شیمی درمانی) کنترل شده است. بدین صورت که میزان تراکم سلول های سالم و سرطانی به عنوان ورودی کنترلر فازی و نرخ تزریق داروی شیمی درمانی، خروجی آن است. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که در روزهای آخر درمان، سلول های سرطانی روندی نزولی دارد و سلول های سالم و دیواره رگ نیز به مقدار حالت بدون بیماری میل می کنند. جواب های حاصل از کنترلر فازی با حالت بدون کنترلر و همچنین با داده های آزمایشگاهی موجود مقایسه شده است. نتایج مشخص می کند که سیستم محدوده های مجاز را رعایت کرده که بیانگر معتبربودن جواب حاصل از کنترلر فازی است.
    کلیدواژگان: تومور سرطانی، شیمی درمانی، آنتی آنژیوژنیک، کنترل فازی
  • احسان مهرابی گوهری*، میلاد محمدی، مصطفی نوذری، حسین باقرپور صفحات 1475-1482
    جوشکاری با پرتولیزر، یکی از فرآیندهای تولیدی مهم برای اتصال ورق ها در صنعت خودروسازی است. در این پژوهش برای نخستین بار فرآیند جوشکاری لیزر پالسی اتصال غیرهم جنس فولاد زنگ نزن به فولاد کم کربن شبیه سازی شده است. برای این منظور در ابتدا با استفاده از روش المان محدود و تعریف دقیقی از منبع حرارتی، تحلیل حرارتی صورت گرفت که در نتیجه آن پروفیل دمایی و ابعاد منطقه ذوب به دست آمده است. سپس تحلیل مکانیکی، انجام و نتایج تحلیل حرارتی به صورت تاریخچه در المان های مکانیکی ذخیره شد تا شرایط حرارتی مواد به دست آید. در نتیجه این تحلیل، کرنش الاستیک و پلاستیک و همچنین میزان تنش پسماند به دست آمد. نتایج حاصل نشان می دهند که فولاد کم کربن به دلیل ضریب هدایت حرارتی بالاتر حین سردشدن، حرارت بیشتری را از خود عبور می دهد و همچنین فولاد کم کربن به دلیل تنش تسلیم بالاتر در انتها تنش پسماند بیشتری را در خود ذخیره می کند. برای اعتبارسنجی نتایج دو ورق فولاد زنگ نزن 304 در آزمایشگاه، با پارامترهای مشخص مشابه با مدل شبیه سازی شده متجانس توسط فرآیند جوشکاری لیزری جوش داده شدند. مقایسه نتایج به دست آمده از مدل آزمایشگاهی با مدل شبیه سازی شده تطابق بسیار خوبی را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: جوشکاری لیزر پالسی، روش المان محدود، جوشکاری فلزات غیرهمجنس، تحلیل حرارتی، تحلیل مکانیکی
  • امین هادی زاده، امین حقیقی پشتیری*، آرش بهرامی صفحات 1483-1494
    به منظور بررسی قابلیت مدل سیال ریزقطبی در شبیه ‎سازی رفتار نانوسیال ها، انتقال حرارت جابه جایی ترکیبی نانوسیال ریزقطبی در یک محفظه مربعی بسته با درپوش متحرک مورد بررسی عددی قرار گرفته است. بدین منظور معادلات حاکم به روش حجم محدود و توسط الگوریتم سیمپل حل شده اند. در این مقاله اثر پارامترهایی چون عدد گراشف، نسبت حجمی نانوذرات و نسبت میکروپولاریته روی انتقال حرارت نانوسیال اکسید آلومینیوم- آب بررسی شده است. همچنین برای محاسبه خواص ویسکوزیته و ضریب رسانش نانوسیال از مدل خواص متغیر با دما استفاده شده است که در واقع حرکت براونی ذرات را نیز در نظر می گیرد. نتایج نشان می دهد که افزایش گراشف موجب تقویت نیروی شناوری، افزایش عدد ناسلت و میزان انتقال حرارت می شود. همچنین افزایش ویسکوزیته چرخشی در اعداد گراشف پایین منجر به تقویت جابه جایی اجباری می شود و عدد ناسلت روی دیواره پایین را افزایش می دهد، اما در عدد گراشف 105 افزایش ویسکوزیته چرخشی تا 1=k باعث کاهش انتقال حرارت و افزایش آن به مقداری بزرگ تر، موجب افزایش انتقال حرارت می شود. افزودن نانوذرات به سیال منجر به افزایش میزان انتقال حرارت می شود، هر چند میزان افزایش انتقال حرارت در kهای غیرصفر کمتر از حالت نیوتونی است.
    کلیدواژگان: ریزقطبی، جابه جایی ترکیبی، نانوسیال
  • سیف دلیل صفایی*، نادر منتظرین، محمدحسین فاضل زرندی صفحات 1495-1505
    در این مقاله به ارایه سیستمی بر مبنای خوشه بندی فازی برای نمایش تغییرات میدان جریان در ناحیه خروجی روتور توربوماشین گریز از مرکز پرداخته شده است. آنچه در پژوهش های انجام گرفته در حوزه توربوماشین ها حایز اهمیت است، نیاز تمامی زمینه ها به درک صحیح از پدیده های جریان داخل توربوماشین است که از پیچیدگی هایی برخوردار است. به همین سبب از پیشرفته ترین تجهیزات آزمایشگاهی در این راستا استفاده می شود که با مسایلی از قبیل زمان بری، هزینه بالا و تعداد زیاد آزمایش های مورد نیاز همراه است که اهمیت شبیه سازی و رصد پدیده های جاری در آن را به واسطه الگوریتم های هوش مصنوعی دوچندان می کند. سیستم حاضر براساس خوشه بندی فازی به گونه ای عمل می کند که داده های مکانی (از سیستم اندازه گیری تصویر ذره ای) توسط تعداد خوشه معین به نمایش میدان در زمان اولیه می پردازد، سپس با اعمال تغییرات در خوشه مربوط به رشته داده های زمانی (از سیستم اندازه گیری بادسنجی لیزری) که حاوی تغییرات ثبت شده از جریان در طول زمان داده برداری است، داده های جدید میدان در گام زمانی جدید حاصل می شود و با خوشه بندی مجدد داده ها، نمایش تغییرات میدان جریان در فضای فازی صورت می پذیرد. در مقاله حاضر، میدان جریان برای شش گام زمانی پیاپی مورد بررسی قرار گرفته است که نتایج خروجی سیستم، تغییرات میدان جریان ناشی از چرخش روتور در زوایای مختلف را در ناحیه داده برداری شده نشان می دهد.
    کلیدواژگان: توربوماشین گریز از مرکز، میدان جریان آشفته، سیستم استنتاجی، خوشه بندی فازی، سیستم های اندازه گیری لیزری
  • حسن حاج عبداللهی*، بابک معصوم پور صفحات 1507-1518
    پژوهش حاضر به مدل سازی و بهینه سازی شبکه مبادله کن حرارتی چندلوله ای Uشکل با درنظرگرفتن اثر نانوذرات مختلف در سمت لوله پرداخت. پس از مدل سازی حرارتی به روش ، بهینه سازی از دیدگاه افزایش کارآیی و کاهش هزینه کلی سالیانه به عنوان دو تابع هدف همزمان با استفاده از هشت متغیر طراحی از جمله تعداد مبادله کن حرارتی و غلظت حجمی ذرات، توسط تکنیک الگوریتم ژنتیک چندهدفه صورت گرفت. به منظور کلی بودن نتایج، بهینه سازی در سه نرخ جریان جرمی مختلف سمت سرد و نانوذرات متفاوت شامل Al2O3 ، و ZrO2 انجام و نتایج با حالت سیال پایه (آب) مقایسه شد. نتایج نشان می دهد که منحنی پرتو در حالت نانوذرات بهبود یافت و میزان بهبودی در حالت نانوذرات اکسیدمس به ویژه در کارآیی های بالاتر و نرخ های جریان جرمی پایین تر نانوسیال نسبت به دیگر حالات مطالعه شده محسوس تر است. علاوه بر این به دلیل بهبود عملکرد حرارتی مبادله کن در حالت نانوپژوهش حاضر به مدل سازی و بهینه سازی شبکه مبادله کن حرارتی چندلوله ای Uشکل با درنظرگرفتن اثر نانوذرات مختلف در سمت لوله پرداخت. پس از مدل سازی حرارتی به روش ، بهینه سازی از دیدگاه افزایش کارآیی و کاهش هزینه کلی سالیانه به عنوان دو تابع هدف همزمان با استفاده از هشت متغیر طراحی از جمله تعداد مبادله کن حرارتی و غلظت حجمی ذرات، توسط تکنیک الگوریتم ژنتیک چندهدفه صورت گرفت. به منظور کلی بودن نتایج، بهینه سازی در سه نرخ جریان جرمی مختلف سمت سرد و نانوذرات متفاوت شامل Al2O3 ، و ZrO2 انجام و نتایج با حالت سیال پایه (آب) مقایسه شد. نتایج نشان می دهد که منحنی پرتو در حالت نانوذرات بهبود یافت و میزان بهبودی در حالت نانوذرات اکسیدمس به ویژه در کارآیی های بالاتر و نرخ های جریان جرمی پایین تر نانوسیال نسبت به دیگر حالات مطالعه شده محسوس تر است. علاوه بر این به دلیل بهبود عملکرد حرارتی مبادله کن در حالت نانوذرات، سطح تبادل حرارت و در نتیجه آن حجم مبادله کن برای مقادیر ثابت کارآیی به صورت قابل توجه ای کاهش یافته است. در پایان، پس از ارایه نتایج پارامترهای طراحی در برابر کارآیی، آنالیز حساسیت توابع هدف با غلظت حجمی ذرات برای یک نقطه نمونه انجام و نتایج بررسی شد. ذرات، سطح تبادل حرارت و در نتیجه آن حجم مبادله کن برای مقادیر ثابت کارآیی به صورت قابل توجه ای کاهش یافته است. در پایان، پس از ارایه نتایج پارامترهای طراحی در برابر کارآیی، آنالیز حساسیت توابع هدف با غلظت حجمی ذرات برای یک نقطه نمونه انجام و نتایج بررسی شد.
    کلیدواژگان: بهینه سازی فنی اقتصادی، شبکه مبادله کن حرارتی چندلوله ای، نانوذرات مختلف، الگوریتم ژنتیک
  • حمید آبیار فیروزآبادی، امیر عبدالله* صفحات 1519-1528
    فرآیند تخلیه الکتریکی سیمی یا وایرکات یکی از فرآیندهای پیشرفته تولید به ویژه برای ساخت قطعات ظریف با شکل های پیچیده و مواد سخت است. خطاهای ماشین کاری روی مسیرهای قوسی کوچک شعاع یکی از مهم ترین مشکلات این فرآیند است. در این تحقیق، خطاهای ماشین کاری برش سه مرحله ای وایرکات روی مسیرهای مستقیم و قوسی با استفاده از آزمون های تجربی بررسی شده است. برای شناسایی دلایل ایجاد این خطاها و جبران آنها، بار باقیمانده روی این مسیرها بعد از هر مرحله ماشین کاری به طور جداگانه اندازه گیری و تحلیل شد. سپس خطاهای ماشین کاری روی مسیرهای مذکور و عوامل ایجاد آنها به صورت تئوری و تجربی ریشه یابی و بحث شد. آزمون های تجربی نشان دادند که مرحله خشن کاری، اثر مخرب قابل ملاحظه ای روی خطاهای ماشین کاری مسیرهای قوسی دارد و مراحل پرداخت کاری که بعد از مرحله خشن کاری انجام می شوند قادر نیستند این اثر مخرب را جبران کنند. گستره های زاویه ای جرقه زنی در مرحله خشن کاری مسیرهای قوسی محاسبه و اثر این گستره ها روی انحراف سیم از مسیر برنامه نویسی شده و خطاهای ناشی از آن تجزیه و تحلیل شد. همچنین، این تحقیق با تعریف مفاهیم و توسعه معادلات مربوط به محاسبه خطاهای مراحل پرداخت کاری، دستورالعمل نوینی برای ماشین کاری چندمرحله ای وایرکات این مسیرها پیشنهاد نموده است. خطاهای تخمین زده شده (به وسیله معادلات مذکور) با خطاهای حاصل از آزمون های تجربی همخوانی دارند. نتایج این تحقیق می توانند در کاربردهای دقیق وایرکات استفاده شوند.
    کلیدواژگان: وایرکات، خطا، جرقه، مسیر، زاویه
  • حمید خواجه ارزانی، عبدالرضا کبیری عطاآبادی*، یوسف چپریان صفحات 1529-1538
    در پژوهش های مختلف برتری چندلایه الیافی- فلزی نسبت به آلومینیوم و کامپوزیت تنها تحت بار ضربه ای با سرعت بالا به اثبات رسیده است. در پژوهش حاضر هدف اصلی بررسی ایده ای برای ارتقای مقاومت به ضربه چندلایه ای الیافی- فلزی تحت ضربه سرعت بالا با تحلیل عددی و آزمایش است. با توجه به وجود انواع مختلف مکانیزم های جذب انرژی جنبشی پرتابه توسط هدف، در این پژوهش بر یکی از آنها تمرکز شده و با اضافه کردن لایه لاستیک به منظور ایفاکردن نقش جاذب در چندلایه AL/GL/GL/AL به آلومینیوم اجازه خم شدن بیشتر داده می شود تا جذب انرژی جنبشی پرتابه بیشتر شود و انرژی نفوذ مخصوص افزایش یابد. مواد به کار برده شده در این پژوهش آلومینیوم 2024-T3، پیش آغشته شیشه/اپوکسی با الیاف بافته شده و لاستیک نیتریل بوتادین است. کلیه آزمایش ها با دستگاه تفنگ گازی آزمایشگاه ضربه دانشگاه تربیت مدرس تهران و حل عددی با نرم افزار المان محدود ال اس داینا انجام شده است. با استفاده از نتایج حل عددی می توان خروجی هایی مانند تغییرات نیروی تماسی و تغییرات انرژی های مختلف در طول برخورد پرتابه به هدف را استخراج نمود که از نتایج حاصل از آزمایش به دست نمی آید. نتایج نشان می دهد با اضافه کردن لایه لاستیک به چندلایه، آلومینیوم می تواند بیشتر خم شود. بنابراین انرژی جنبشی بیشتری از پرتابه جذب شده و انرژی نفوذ مخصوص و سرعت حد بالستیک به طور محسوس و موثری افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: چندلایه ای الیافی- فلزی، انرژی نفوذ مخصوص، سرعت حد بالستیک
  • مهران نصری، احسان روحانی اصفهانی* صفحات 1539-1549
    ماشین کاری تخلیه الکتریکی نیمه خشک یکی از روش های نوین براده برداری سازگار با محیط زیست است. با ترکیب روش حداقل مقدار روانکار و روغن گیاهی علاوه بر کاهش مضرات سلامتی و کاهش هزینه ها به بهبود فرآیند منجر می شود. این تحقیق روی فولاد Mo40 صورت گرفت و از ترکیب روغن گیاهی و هوا به عنوان دی الکتریک استفاده شد. اثر متغیرهای جریان الکتریکی، ولتاژ مدار باز، زمان روشنی پالس، زمان خاموشی پالس و فشار هوا بر نرخ براده برداری، نرخ سایش ابزار و زبری سطح و با استفاده از روش طراحی ترکیب مرکزی سطح پاسخ مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان داد که افزایش آمپر، زمان روشنی پالس، ولتاژ مدار باز موجب دوام کانال پلاسما و افزایش نرخ براده برداری شده و زمان خاموشی پالس با شست وشوی بهتر محیط از ذرات اتصال کوتاه را کمتر کرده و همگی منجر به تاثیر بر نرخ براده برداری شده اند. همچنین افزایش متغیرهای آمپر و ولتاژ مدار باز منجر به افزایش سایش الکترود ابزار شده و افزایش زمان روشنی پالس و نیز افزایش زمان خاموشی پالس، کاهش نرخ سایش ابزار را به همراه دارد. افزایش فشار هوا موجب کاهش تراکم دی الکتریک و افزایش نرخ سایش ابزار شد. از طرف دیگر افزایش آمپر و زمان روشنی پالس و همچنین ولتاژ مدار باز موجب افزایش زبری سطح، افزایش زمان خاموشی پالس و فشار هوا به علت شست وشوی بهتر موجب کاهش زبری سطح شدند. انتخاب این روش منجر به افزایش 200% میزان نرخ براده برداری و کاهش 30% نرخ سایش ابزار و کاهش 60% زبری سطح نسبت به روش غوطه وری نفت سفید شده است.
    کلیدواژگان: ماشین کاری تخلیه الکتریکی نیمه خشک، روش سطح پاسخ، فشار هوا، روغن گیاهی
  • سعید یحیی آبادی، محمود عباسی* صفحات 1551-1558
    آلومینیم 6061 در صنعت کاربرد فراوانی دارد، بنابراین جوشکاری آن با روش های مطمئن اهمیت بالایی دارد. در جوشکاری ذوبی این نوع آلیاژها عیوبی از جمله ترک، حفره و جدایش عناصر آلیاژی اتفاق می افتد که لزوم استفاده از فرآیندهای حالت جامد مثل روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی را فراهم می آورد. علی رغم مزایای فراوان روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، تلاش هایی به منظور بهبود ریزساختار و خواص مکانیکی اتصالات حاصله انجام شده است. در این پژوهش، به بررسی تاثیر افزایش شدت سرمایش توسط آبگرد و همچنین بررسی تاثیر ارتعاش بر ریزساختار و خواص مکانیکی جوش اصطکاکی اغتشاشی آلیاژ آلومینیم 6061 پرداخته می شود. همچنین تاثیر همزمان آبگرد و ارتعاش بر خواص مکانیکی اتصالات مورد ارزیابی قرار می گیرد. نتایج نشان داد که ارتعاش با اعمال کرنش بیشتر روی قطعات و آبگرد به دلیل افزایش نرخ سردشدن باعث کاهش اندازه دانه در منطقه اغتشاش می شوند. بررسی ها نشان داد که در اثر افزایش شدت سرمایش در حضور آبگرد، از انحلال رسوبات Mg2Si به طور موثری جلوگیری می شود. نتایج حاصل از آزمون کشش قطعات جوشکاری شده نشان داد که با اعمال ارتعاش و خنک کننده به دلیل ریزشدن دانه ها استحکام اتصالات افزایش می یابد و همچنین به هنگام اعمال همزمان ارتعاش و سردکننده، به دلیل ریزدانه سازی موثرتر و حضور ذرات رسوب Mg2Si، استحکام افزایش چشمگیری پیدا می کند. از طرف دیگر با ریزشدن دانه ها، مرز دانه افزایش پیدا کرده و بدین صورت رشد ترک کمتر شده و این موجب افزایش درصد ازدیاد طول قطعات می شود.
    کلیدواژگان: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، ارتعاش، سرمایش، خواص مکانیکی، آلیاژ آلومینیم 6061
  • فاطمه شریف زاده، ابوالقاسم نقاش* صفحات 1559-1571
    امروزه ریزپرنده های داکتدفن، به دلیل وجود داکت و در نتیجه توانایی حضور ایمن در محیط های سربسته، توجه بسیاری را در حوزه های تجاری و پژوهشی به خود جلب نموده اند. از این رو برای شناخت ملموس تر و انجام تجربی مانورها، نمونه ای از این پرنده در دانشکده مهندسی هوافضای دانشگاه صنعتی امیرکبیر ساخته شده است. در این پژوهش در گام اول به مدل سازی پرنده پرداخته می شود. بدین نحو که پس از به دست آوردن مدل دینامیکی پرنده، پارامترهای موجود در این مدل به کمک روش های تجربی مورد محاسبه قرار گرفته اند که در این میان می توان به ضرایب آیرودینامیک سطوح کنترل و ممان اینرسی پرنده اشاره نمود و در گام دوم به طراحی کنترل کننده برای پرنده مذکور پرداخته می شود. کنترل ریزپرنده داکتدفن به دلیل ناپایداری های ذاتی آن از جمله مساله های مهم در طراحی این پرنده به شمار می رود که مطالعه پرنده های داکتدفن موجود نشان می دهد روش کنترل غیرخطی وارون دینامیک به دلیل پیاده سازی های تجربی موفق روی پرنده، انتخاب مناسبی بین روش های کنترلی است. از این رو پس از انتخاب روش کنترلی وارون دینامیک، به شبیه سازی و کنترل موقعیت پرنده در محیط سیمولینک پرداخته شده است. در این روند، ابتدا فرمان موقعیت به پرنده، اعمال و توسط کنترل کننده به فرمان عملگرهای کنترلی حالت تبدیل می شود. سپس این فرمان ها توسط تغییر زوایای سطوح کنترل پرنده منجر به تغییر زوایای سمت، فراز و غلت پرنده و در نتیجه دستیابی به موقعیت مطلوب می شوند. نتایج شبیه سازی نشان دهنده تعقیب مناسب فرمان ورودی و همچنین پایداری سیستم حلقه بسته برای ریزپرنده داکتدفن است.
    کلیدواژگان: ریزپرنده داکتدفن، مدل سازی و شبیه سازی، کنترل وارون دینامیک
|
  • H. Azarkish* Pages 1319-1325
    In the present work, a novel configuration is proposed to improve the cooling performance of a capillary-driven system.  In this approach, the possibility of meniscus formation inside the is increased for a wide range of operating temperature by controlling the capillary and viscous forces. The proposed consists of three sections. The first section is a narrow part of to control the pressure drop. The second section of is an evaporator. The meniscus is formed in this section due to of the capillary and viscous forces. It can move along the   The third section is a wide part of The meniscus cannot move further in this section due to decreasing the capillary pressure. The evaporation rate from meniscus is estimated by using the thin film evaporation theory. Results show that the heat flux up to 30-100 W/cm2 70-100⁰C) can be dissipated by the evaporation mechanism from a hydrophilic membrane.
    Keywords: Microfluidic Cooling System, Capillary Pressure, Thin Film Evaporation
  • M. Faraji Kheyrabadi, S. Kheradmand* Pages 1327-1335
    In the present work, an investigation and simulation of the air flow, containing solid suspended particles in the actual impactor particles under investigation are in the micron range. The results of this work can be illustrated by simulating the motion of particles in an actual impactor, investigating the effects of temperature changes on the surrounding environment, and the impedance plates on the accumulation efficiency. In the first part, by deriving the governing equations for this phenomenon and choosing the appropriate numerical method for solving these equations, the path of motion is simulated. By determining the path of the particles, it is possible to determine the number of particles deposited on collecting plate, and to the mentioned relations, the collection efficiency is obtained a laboratory experiment, which compared with laboratory values. This comparison indicates the acceptable accuracy of the chosen employed method. In the next section, by selecting particles with different densities, of the environment temperature and inlet air variations by assuming constant plate temperature, and collector plate temperature variation on the impactor efficiency have been investigated. The results show that the particle density affects the efficiency of and reduces the diameter of cut from 2.2 to 4.2 in Due to the increased viscosity of the air, the of reduces the efficiency of The results showed that temperature variation of the collection plate could also change the particle collecting efficiency.
    Keywords: Inertial impactor, Eulerian–Lagrangian approach, Collection efficiency, Computational fluid dynamics, Thermophoresis force
  • B. Sharifi, S.H. Hashemabadi* Pages 1337-1346
    In the present study, CFD simulation of Transit-time ultrasonic flowmeter with the PZT-5J piezoelectric sensor was modeled for light, heavy, and medium crude oil by the wave equation in the acoustic wave propagation path and finite element solving method in the unsteady state and it was implemented, using COMSOL Multiphysics 5.3 software. Different samples of light, heavy, and medium crude oil at different temperatures were modeled and simulated under constant pressure, using CFD tools. voltage and speed of sound in were calculated by the proposed model. To evaluate the accuracy of the proposed model, the simulation results were compared with the empirical data obtained from the experimental work of the researchers. The average values of the maximum voltage of signals for an ultrasonic containing light, heavy, and medium light crude oil samples are 0.9491, 1.0115, and 0.943 v, respectively. The difference between the simulation results and the experimental data for the speed of sound in the light, heavy, and medium crude oil samples was at most about 0.2336%, 0.4339%, and 0.1378%, respectively. Therefore, the high costs of designing and optimizing the transit-time ultrasonic flowmeter for crude oil can be reduced, using the proposed model.
    Keywords: Transit-time ultrasonic flowmeter, PZT-5J piezoelectric sensor, Crude oil sample, CFD simulation, Speed of sound
  • Sh. Shams*, R. Esbati Lavasani Pages 1347-1354
    In this study, we derived the rotating airfoil system of equation considering Loewy aerodynamics. To this end, we define the local coordinate system on airfoil and reference coordinate on the hub. We define the free air velocity vector and the airfoil rotating speed vector according to the reference coordinate. So, the Kinetic and Potential energies are derived based on linear stiffness and linear damping according to the Hamiltonian principle. Wakes behind the rotating blades form into the helix. Therefore, we the equation of motion with Loewy aerodynamic which compensates the wake effects. Stability analysis is performed by the well-known P-K method. Flutter speed and stability boundary are estimated. Comparing the results of stability analysis and the reference validates the applied method. Furthermore, we proposed the PID Control to suppress the flutter speed. the PID controller input and command. The desired time and error tolerance are selected to design PID controller. Unit step response shows that pitch angle response is under-damped. However, step response tracks input well. Besides, disturbance rejection by considering the gain from input to output to remain below the gain value is analyzed.
    Keywords: Aeroelasticity, Loewy Aerodynamic, PID Control, Flutter, Rotating Airfoil
  • P. Zarifian, H.R. Ovesy*, R. Dehghani Firouzabadi Pages 1355-1362
    In the current paper, the flutter of a circular cylindrical shell containing an internal fluid while subjected to supersonic external flow has been investigated. It is noted that the internal fluid is formulated through a simple and novel model, in which the fluid is only represented by the free surface as well as the surrounding structural degrees of freedoms. To this end, a computational Fluid-structure interaction (FSI) model within the framework of the finite element method is developed. The internal liquid is represented by a more sophisticated model, referred to as and the shell structure is modeled by Sanders’ shell theory. The aerodynamic pressure loading is approximated by the first-order piston theory. The initial geometric stiffness due to pre-stresses in the initial configuration stemming from the fluid hydrostatic pressure, internal pressure, and axial compression load is also considered. The validity of the derived formulation is established, using some verification examples. The obtained results reveal as the filling ratio is increased from 0 to 1, the flutter speed increases first as the filling ratio is increased and reaches the maximum value the 0.5 filling ratio; then, it decreases when the filling ratio is further increased and reaches the critical value of an empty shell the 1.0 filling ratio.
    Keywords: Supersonic Flutter, Fluid-Structure Interaction, Circular Cylindrical Shell, Finite element method
  • P. Maghsudi, S.A. Mirbozorgi, H. Hassanzadeh* Pages 1363-1374
    In this paper, the and fully developed flow with heat and mass transfer in a fuel cell channel with rectangular cross-section is investigated. The rectangular channel is straight and has a porous wall and three non-porous walls. The governing equations including the momentum and energy equations solved by a two-dimensional code (quasi-three-dimensional), and the velocity, pressure and temperature distribution curve along the channel, and non-dimensional flow parameters such as the friction coefficient and the Nusselt number in different aspect ratios are calculated and plotted. For the flow, the non-slip boundary condition is used and for the heat transfer, the usual boundary conditions in the fuel cell so that on the porous wall, the constant heat flux boundary condition is used and three other non-porous walls, constant temperature boundary condition The results show that for a given aspect ratio, the friction coefficient in the injection condition is greater than suction condition, and by increasing the amount of injection and suction, the difference between them increases. In addition, the value of friction coefficient unit aspect ratio 1 (square cross-section) is minimal for suction and ejection. The value of the Nusselt number is minimal at unit aspect ratio for both suction and injection. Also, the distribution of velocity and temperature along the channel as well as of parameters along with injection and suction and without it in different aspect ratios are plotted and discussed.
    Keywords: Fuel Cell, Mass Penetration, Flow Channels
  • S. Roshanravan, S. Shamaghdari* Pages 1375-1384
    This paper presents a new method to design stabilizing and tracking control laws for a class of nonlinear systems whose state space description is in the form of polynomial functions. This method employs the nonlinear model directly in the controller design process without the need for local about an operating point. The approach is based on the sum of squares (SOS) decomposition of multivariate polynomials which is transformed into a convex optimization problem. It is shown that the design problem can be formulated as a sum of squares optimization problem. This method can guarantee of the nonlinear system with less conservatism than based Also, a sum of squares technique is used to evaluate the stability of closed loop system state with respect to exogenous input. The nonlinear dynamic model of air vehicles can usually be expressed by polynomial nonlinear equations. Therefore, the proposed method can be applied to design an air vehicle autopilot. The hardware in the loop (HIL) simulation is an important test for evaluation of the aerospace control system before flight test. The HIL results using designed controller for a supersonic air vehicle are presented. The results from HIL is compared to the software simulation that the appropriate consistency of results shows the efficiency of the proposed method in the air vehicle autopilot control loop.
    Keywords: Polynomial nonlinear systems, Sum of squares, Input tracking, Input to state stability, Hardware in the loop
  • H. Chalangari Juybari, M. Tale Masouleh*, B. Dadash Zadeh Pages 1385-1396
    Parallel robots have a lot of compared to their counterparts, serial robots, such as higher accuracy, more load to weight ratio, and higher stiffness, which contribute to their various, and precise applications. Stiffness of the robot, as one of the most crucial parameters which should be considered in of the robot, the desired application. In this paper, an experimental study is investigated on evaluation of the robot’s stiffness and the errors corresponding to of the mechanism, which indicate the displacement of -effector of the robot with respect to external imposed forces. The aim of this paper is to evaluate the stiffness and the errors due to the softness behavior of the mechanism of a 3 degree of freedom (3-DoF) parallel robot; for this end, the amount of transfer of the final executor to the applied load is simulated. First, the 3-DoF decoupled robot is introduced and its features are expressed and the stiffness of the mechanism is modeled using Finite Element Method (FEM). Then, of the mechanism is determined in different positions of the end-effector by considering predefined boundary conditions. In order to evaluate the obtained model of the robots’ stiffness, a novel experimental setup is developed to measure the stiffness of the mechanism. By employing the setup, of the robot is measured in different conditions. Finally, the output results of the stiffness model are compared to the experimental tests. The results reveal that the 3-DoF decoupled parallel robot shows a proper stiffness behavior. Hence, it can be employed in various applications with high precision.
    Keywords: Parallel Robot, Stiffness Modeling, Finite Element Method, Measuring Stiffness Platform
  • H.R. Rashidi, M. Zandi*, F. Mossaiby Pages 1397-1408
    Sloshing phenomenon is one of the complex problems in free surface flow phenomena. Numerical methods as a new method can be used to solve this problem. In these methods, the lack of a mesh and complex elements the domain of problems due to the change in geometry of the solution over time provides a lot of flexibility in solving numerical problems. In the previous researches, the sloshing problem reservoirs , using the Laplace equation with respect to the velocity potential, but the solution to this problem with pressure equations has not much considered; therefore, using the pressure equations and a suitable time algorithm, generalized exponential basis function method has been developed for dynamic stimulation reservoirs. The approximation is solved, using a meshless method of generalized exponential basis functions and the entire domain of problem will discrete to a number of nodes and then with appropriate boundary conditions, the unknowns are approximated. In this study, linear and nonlinear examples have been solved under harmonic stimulation, in two-dimensional form of rectangular cube tanks, and the results of them have been compared with the analysis solving methods, other numerical methods, and experimental data. The results show that the present method in two-dimensional mode is very noticeable compared with other available methods because of accuracy in solving problem and spending time.
    Keywords: Sloshing, Meshless method, Numerical simulation, Exponential basis functions, Rectangular storage tank
  • H. Bagheri, Esfe*, M. Shahriar Pages 1409-1416
    ​One of the main concerns of the world today is of energy resources and rising prices. To counter this, most countries in the world are looking for new solutions to reduce the need for energy in various fields. Energy consumption in buildings has a significant share of the annual energy consumption of countries. About 40% of energy consumption of Iran is annually consumed in heating, cooling, and other building needs. Therefore, this sector has a significant potential for improving infrastructure and reducing energy consumption. One of the building components that plays a significant role in the loss of thermal energy is . Using multi-glazed windows filled with ideal gases, a lot of wasteful energy in the building can be reduced. In this paper, the effect of using different multi-glazed windows to reduce building heat losses has been investigated. Effect of number of layers, kind of ideal gas and its thickness, and also kind of frame in this paper. To investigate these factors, thermal losses of a typical building in the Carrier software. Also, heat flux passing through multi-glazed windows for different filling gases is calculated by Fluent software. Based on the results, three-glazed window with Krypton gas has the best performance in reducing heat loss of the building and its application improves thermal performance of a single-pane window up to 66%.
    Keywords: Window of Building, Multi-glazed, Filling Gas, Heat Loss
  • M.J. Rahimi, M.H. Hamedi*, M. Amidpour Pages 1417-1428
    The present paper presents the results of the thermodynamic and economical study of the use of synthesis gas from a biomass gasification reactor instead of natural gas at a synchronous power plant. First, the analysis of the system at the Pars factory, which is fed with natural gas, was done, and the use of a for the synthesis of natural gas for the replacement of natural gas is investigated. The results of thermodynamic analysis indicate that the increase in the percentage of biomass fuel moisture had a slight effect on CH4 and N2 in synthetic gas, but it has a relatively modest effect on CO and CO2 thermal value. By using a reactor, a natural gas consumption of 4468316cubic meters per year will be saved. The results of economic analysis indicate that due to the price of natural gas of 700Rials per cubic meter, the purchase price of electricity is 650Rials per kWh, the number of years of operation 7 years and the profit rate of 7%, the net present value is at the zero frontier and this investment is at the threshold of being economically feasible. But if the rate of profit is to be raised, the lower the natural gas purchase price, or of electricity purchase, the improved system from the economic point of view is not profitable. In this regard, at a profit rate of 7%, the price of the biodegradable fuel is at most equal to 100,000 rials per ton, the net present value is at the zero frontier and the investment will have economic justification, But in larger quantities of biomass, investment will not be economically profitable.
    Keywords: Biomass, Gas Generator Engine, Gasifier, Net Present Value
  • S. Alikhani*, N. Ganjbakhsh, A. Behzadmehr Pages 1429-1437
    Thermal and hydrodynamic behavior of a laminar flow of water within a horizontal curved Vipertex tube with mixed convection heat transfer, in the range of low Grashof numbers, has been numerically studied. The curved horizontal Vipertex tube has geometry of 180o, fixed radius of centerline curvature of 2R/D=6.62, roughness height e/D=0.1, and a constant heat flux is exerted on the walls. The three-dimensional governing equations were using a finite volume method. To solve the problem, the computational fluid dynamics of ANSYS Fluent The results reveal that not only Grashof number and the buoyancy forces arising from it, but the mutual effects of the centrifugal and the buoyancy forces affect the thermal and hydrodynamic characteristics such as axial velocity contours, secondary flow vectors, temperature contours, heat transfer coefficient, and skin friction coefficient. So that, for a given Reynolds number, increasing due to more interaction between buoyancy and centrifugal forces, results in the Vipertex tube. Therefore, the buoyancy forces decrease and lead to the lower heat transfer coefficient, but in smooth curved Grashof number leads to the higher heat transfer coefficient. Nevertheless, the Vipertex curved tube in of Grashof and Reynolds, in each Grashof and Reynolds equally, has a higher heat transfer than a smooth curved pipe. The results also indicated that the skin friction coefficient in these types of tubes can be up to 3.5 times higher than that of smooth one with a Grashof increase.
    Keywords: Laminar Flow, Horizontal Curved Tube, Vipertex, Mixed Convection Heat Transfer
  • S. Mortezaei, H. Arabi*, S.H. Seyedein, A. Momeni, M. Soltanalinezhad Pages 1439-1445
    In this study, a constitutive equation based on the hyperbolic sine Arrhenius-type model has been developed to describe the hot deformation behavior of a Fe-17Cr-7Ni (17-7PH), semi-austenitic precipitation hardening stainless steel. The experimental data obtained from hot compression tests at 950-1100°C and strain rates of 0.001-1 s-1 establish the constitutive equation. The material constants of α, A, n, and Q were calculated, using the developed model related to the applied strain by 6 The average error (AARE) and correlation coefficient (R) were used to evaluate the accuracy of the constitutive equation. The average values obtained for AARE and R were 5.17% and 0.9904, respectively. The results indicated that the developed constitutive equation can predict the flow stress behavior of the studied alloy with good accuracy over a wide range of experimental conditions. The model can be, therefore, recommended for analysis of hot deformation mechanism and microstructure evolution.
    Keywords: Hot Deformation, Precipitation Hardening, Hot Compression, 17-7PH Stainless Steel
  • M. Akbari Paydar, B. Mohammad Kari*, M. Maerefat, M. Abravesh Pages 1447-1456
    The optimal insulation thickness is a function of the insulation initial cost and the cost of energy carriers for the internal space heating and cooling due to heat transfer from the wall. In Iran, by allocating subsidies to the energy sector, tariffs for energy carriers are sensibly lower than global prices. In order to determine the insulation optimal thickness, energy carrier tariffs were considered variable according to consumption. Electricity and gas costs were divided into 4 ascending tariffs for low, moderate, high, and very high consumption cases. In addition, the case of energy carriers without subsidies was also examined the 5 . The outer wall consists of a typical hollow with 20cm thickness, insulated with an expanded polystyrene layer, placed the outside. Heat load due to heat transfer from the external wall was calculated by using EnergyPlus simulation software in different geographical directions and different thermal insulation thicknesses in Tehran climate. The optimum insulation thickness was determined based on the total cost over the lifetime of 30 years. According to the results, in the first tariff, which refers to low-cost subscribers, the use of thermal insulation in some geographic directions does not allow the payback period over a lifetime. In other directions, economic savings are low and . For higher tariffs, the optimum insulation thickness increases. In the 2 5 , the thermal insulation thickness from 6 to 18 cm. Also, the calculated payback periods of these configurations are between 6 and 28 years.
    Keywords: Thermal Insulation, Optimum Thickness, Life Cycle, Payback Period
  • B. Saeedi, R. Vatankhah* Pages 1457-1466
    In this article, the sensitivity and resonant frequency of the atomic force microscope made of functionally graded materials is investigated by couple stress theory (MCST). In MCST, the size effect of the system is taking into account by means of the material length scale parameter. is made of a mixture of metal and ceramic with properties varying through the thickness following a simple In this work, due to the kinematic energy and potential energy of , the governing equations of motion and corresponding boundary conditions are derived on the basis of Hamilton principle by considering Euler-Bernoulli beam theory. Based on the results, it is clear that when the contact stiffness increases, the sensitivity of the system decreases, and resonant frequency increases. Moreover, when the thickness comes approximately close to material length scale parameter, the difference between MCST and classical continuum mechanic becomes significant. Furthermore, in low contact stiffness, increasing the power reduces the sensitivity of , while in high contact stiffness, increasing the power  increases the sensitivity of the system. Results also show that at each value of contact stiffness, as ceramic volume fraction increases the resonant frequency will be increased, too.
    Keywords: Functionally Graded Materials, Modified Couple Stress Theory, Length Scale Parameter, Atomic Force Microscop
  • P. Khalili, S. Zolatash, R. Vatankhah* Pages 1467-1473
    Different strategies are studied to control chemotherapy delivery in cancerous tumors. The main aim of control is to reduce cancer cells immediately and, at the same time, it is the least harm to the healthy tissue of the body. Besides, at the end of treatment, the amount of drug remaining in the patient's body should be as low as possible. Various control algorithms are applied dynamic models with different orders. In this paper, a model for cancer with five ordinary differential equations by considering normal, endothelial and cancer cells, and the amount of two chemotherapy drugs and anti-angiogenic residues in the body as state space variables and the rate of injection of as a control After discussing the mathematical model of the system, the system is controlled by defining the rules along with and by one of the control signals (rate of chemotherapy drug). This means that the rate of normal and cancerous counts as the input of the fuzzy controller and the amount of chemotherapy drug signal is the output. The simulation results show that in the last days of treatment, cancer cells have a downward trend, and normal and endothelial cells also tend to the healthy state. The solutions of the fuzzy controller are compared with the uncontrolled mode as well as the available experimental data. The results indicate that the system has met the permissible limits, which indicates the validity of the answer from the fuzzy controller.
    Keywords: Cancerous Tumor, Chemotherapy, Anti-Angiogenic, Fuzzy Controller
  • E. Mehrabi Gohari*, M. Mohammadi, M. Nozari, H. Bagherpour Pages 1475-1482
    Welding laser beams is one of the essential parts of in automobile manufacturing used for joining plates. In this paper, for the first time, simulation of of joining stainless steel to low carbon steel was carried out. For this purpose, at first, thermal analysis was carried out by finite element method and of temperature profile and the dimensions of the melting area was gained as results. This was followed by mechanical analysis. The thermal analysis results were stored in a mechanical element as history to obtain the thermal conditions of the material. As results of this analysis, the strain of elastic and plastic as well as the amount of residual stress The results show that low carbon steel passes through in , because of higher thermal conductivity. Also, low carbon steel saves more residual stress due to higher yield stress. For validation of simulated model, two plates of 304 stainless steel with similar parameters the simulated model by laser welding. Comparing the results obtained from the experimental model with the simulated model shows a very good agreement.
    Keywords: Pulsed Laser Welding, Finite Element Method, Welding of Dissimilar Metals, Thermal Analysis, Mechanical Analysis
  • A. Hadizadeh, A. Haghighi Poshtiri*, A. Bahrami Pages 1483-1494
    In order to evaluate the ability of to simulate , mixed convective heat transfer of a in a square lid-driven cavity has been numerically studied. The governing equations were solved by , using . In this paper, the effect of parameters like the Grashof number, the volume fraction of , and ratio on the heat transfer of Al2O3-Water have been investigated. Also, to calculate fluid viscosity and thermal conductivity coefficient of the , the temperature-depended variable model was used, considering the Brownian motion of the particle. The results showed that the increase in amplifies the buoyancy force and enhances the Nusselt number as well as heat transfer rate. Also, the increase in viscosity at low Grashof numbers intensifies the forced convection and increases the Nusselt number over the hot wall. However, at Gr=105, the increase in viscosity up to K=1 leads to the decrease in the amount of heat transfer, but its further increase entails the increase in heat transfer. Although the addition of to the fluid improves heat transfer rate, the extent of improvement at is lower than that in the Newtonian .
    Keywords: Micropolar, Mixed Convecection, Nanofluid
  • S. Dalilsafaei*, N. Montazerin, M.H Fazel Zarandi Pages 1495-1505
    In this paper, a fuzzy clustering system is presented to display the flow field changes in the rotor outlet of centrifugal . What is important in the research done in the field of is the need for all the fields to properly understand the phenomena of flow inside the , which has complexities. For this reason, the most advanced laboratory equipment is used in this regard, which is associated with issues such as time consuming, high costs, and a large number of required tests, and doubles the importance of simulating and observing current phenomena through artificial intelligence algorithms. The present system operates on the basis of fuzzy clustering so that the spatial data (from the PIV measurement system) by the number of specific clusters to the field display in the initial time; then, by applying changes to the cluster related to the time series (from the system measurement of LDA) that contains the recorded changes of the current during the time of the data mining, the new field data are obtained at a new time step and the clustering of the data shows the variation of the flow field in the fuzzy environment. In this paper, the flow field was investigated for 6 successive steps, and the results of the system output showed the variation of the flow field from the rotor at different angles.
    Keywords: Centrifugal Turbomachinery, Turbulent Flow Field, Inference System, Fuzzy Clustering, Laser Measuring Systems
  • H. Hajabdollahi*, B. Masoumpour Pages 1507-1518
    ​The present study investigated modeling and optimization of a multi-tube heat exchanger (MTHE) network considering the effect of different on the tube side. After thermal modeling in ε-NTU method, optimization was performed from the perspective of increasing effectiveness and decreasing total annual cost as 2 objective functions, using 8 parameters, including number of MTHE and concentration. In addition, was performed at 3 various cold mass flow rates and different including AL2O3, and ZrO2 (water). The results show that the Pareto front was improved in case, and the rate of improvement in CuO case, especially in higher effectiveness and lower mass flow rates is more significant compared with the other studied cases. In addition, because of the improved thermal performance of MTHE network in the case, the heat transfer surface area and consequently the volume of MTHE network for fixed values of effectiveness are significantly reduced. Finally, after display of the results of the design parameters versus effectiveness, sensitive analysis of particle concentration on the objective functions was performed for typical and the results were discussed.
    Keywords: Thermo, Conomic Optimization, Multi-Tube Heat Exchanger Network, Different Nonaparticles, Genetic Algorithm
  • H. Abyar Firouzabadi, A. Abdullah* Pages 1519-1528
    Wire Electrical Discharge Machining (WEDM) is known as an advanced manufacturing process, especially for producing delicate and intricate shapes and cutting difficult-to-cut materials. Machining error on is an important problem associated with this process. The current paper investigates experimentally the machining errors of three-stage WEDM on the small straight and arced paths. To reveal the reason behind these errors and to compensate them, residual materials of each cutting stage on the straight and arced corner paths were separately measured and analyzed. Machining errors of each WEDM stage in both paths were accurately considered and the causes of these errors in the straight and small arced paths were experimentally and theoretically determined and discussed. Experiments showed that the roughing stage has such a serious deteriorating influence the machining errors on the arced paths that it cannot be compensated in the following finishing stages. The spark angle domains of the roughing stage on the arced paths were calculated and the effects of these domains on the machining errors due to wire diversion from the programmed path were analyzed. In addition, this research proposes a novel guide in multi-stage WEDM by defining some machining concepts and developing equations for error calculation of WEDM finishing stages on these paths. The machining errors estimated by equations have consistency with the related experimental ones. of this study can be employed in the accurate WEDM cuttings.
    Keywords: WEDM, Error, Spark, Path, Angle
  • H. Khajeh Arzani, A.R. Kabiri Ataabadi*, Y. Chaparian Pages 1529-1538
    The preference of fiber–metal laminate over metal and composite in lots of In the present study, the main goal is to investigate an idea for impact resistance improvement of laminates under high-velocity impact by numerical analysis and experiment. Due to the existence of various types of mechanisms for dissipating kinetic energy of projectile in contact with the target, in this research, it has been concentrated on one of them and by adding a rubber layer into AL/GL/GL/AL laminate, it has been allowed more bending to the aluminum layer thereby offering higher dissipating kinetic energy and increased special perforation energy. Materials used in this study are 2024-T3 aluminum alloy, woven glass/epoxy prepreg and Nitrile butadiene rubber (NBR). All of the tests have been done by a high-speed gas gun in Tarbiat Modarres University and numerical analysis is done with Ls Dyna software. With numerical analysis, it is possible to achieve results such as contact force and different energies variations during the impact of the projectile cannot be achieved by The results show that by adding a rubber layer into the laminates, the aluminum layer bend more so more kinetic energy can be dissipated from the projectile. Hence, special perforation energy and ballistic velocity are increased
    Keywords: Fber Metal Laminated, Perforation Resistances, Ballistic Velocity
  • M. Nasri, E. Rouhani Esfahani* Pages 1539-1549
    ​Near dry Electrical Discharge Machining (EDM) is one of the advanced methods for removing materials environmentally friendly. Combining the minimum quantity of lubricant (MQL) and vegetable oil not only reduces health and costs, but also improves the process. This research has been conducted on Mo40 steel and the mixture of vegetable oil and air has been used as dielectric. The effect of electric current variables, open circuit voltage, pulse on and off time and air pressure were studied on material removal rate (MRR), tool wear rate (TWR), and surface roughness (Ra), using the method of designing the central composition of the response surface. The results showed that the increase in ampere, pulse on time and open circuit voltage increase the MRR; also, increase of the pulse time improves washing of the environment that prevent short-circuit and all had an effect on the MRR. Also, increasing the ampere and open circuit voltage leads to an increase in the TWR and increasing the pulse on time, as well as the increase in pulse time, reduces the TWR. Increasing the air pressure reduced the dielectric density and increased the TWR. On the other hand, the increase in the ampere and the pulse on time as well as the open circuit voltage increased Ra and increase in the pulse time and the air pressure reduced Ra. This method has led to an increase of 200% in MRR, 30% reduction in TWR, and 60% reduction in Ra compared to the kerosene immersion method.
    Keywords: Near Dry Electrical Discharge Machining, Response Surface Method, Air Pressure, Vegetable Oil
  • S. Yahya Abadi, M. Abbasi* Pages 1551-1558
    Al6061 alloy is widely used in the industry; so, its welding with reliable methods is of great importance. In the fusion welding of these alloys, imperfections such as cracks, cavities, and segregations of alloy element may occur that necessitates the application of solid state welding processes such as friction stir welding method. In spite of the many advantages of the friction stir welding, several attempts have been made to improve the properties of the resulting joints. In this study, the effect of increasing the cooling rate and the effect of vibration during the process on the microstructure and mechanical properties of Al6061 welds . Also, the simultaneous effect of water and vibration on the mechanical properties of the joints is evaluated The results showed that vibration due to increasing the strain  and water due to increasing the cooling rate reduced the size in the stir zone. Investigations revealed that cooling rate increment decreased the dissolution of Mg2 precipitates significantly. The results of the tensile test showed that the strength of the due to the grain refinement as was applied or when increased. Also, when the vibration and coolant were applied simultaneously, the strength increased dramatically due to significant grain refinement and presence of Mg2 precipitates. On the other hand, with grain refinement, the volume fraction of grain boundaries increases and, thus, the growth of the cracks decreases and correspondingly elongation enhances.
    Keywords: Friction Stir Welding, Vibration, Cooling, Mechanical Properties, Al6061 Aluminum Alloy
  • F. Sharifzadeh, A. Naghash* Pages 1559-1571
    Today, Ducted Fan micro aerial vehicle much attention in the field of business and research due to the duct and, thus, the ability to be safe in enclosed environments. In order to identify and practical help to control and implement the vehicle in various maneuvers, the experimental example of this VTOL MAV was built by of Amirkabir University of Technology. In this research, in the first step, the modeling of the ducted fan is considered. In this way, after obtaining the dynamic model of the fan, the parameters in this model are calculated, using empirical methods. In this regard, the aerodynamic coefficients of the control levels and the inertia of the fan can be mentioned. In the second step, the controller design of the ducted fan is discussed. -Fan MAV control is one of the important issues in designing this fan due to inherent instability. The study of vehicle that reported shows that nonlinear dynamic inversion is an appropriate choice among control methods due to its successful empirical implementation on . Thus, by choosing this method, the control system was designed to follow the desired command of the vehicle in the Simulink simulation environment. In this process, the position command is first applied to the fan and converted by the controller to the command of state control actuators, after which these commands by changing the angles of the control levels of the fan lead to the change in the angles of the fan’s side, the pitch, and and, thus, achieved a desired position. The results indicated that the desired command was correctly followed; also, the stability of the closed loop system was successfully accomplished by using dynamic inversion method for the Ducted Fan MAV.
    Keywords: Ducted-Fan MAV, Modeling, Simulation, Dynamic Inversion Method