فهرست مطالب

مدل سازی در مهندسی - پیاپی 55 (زمستان 1397)

فصلنامه مدل سازی در مهندسی
پیاپی 55 (زمستان 1397)

  • تاریخ انتشار: 1398/01/21
  • تعداد عناوین: 32
|
  • سیداکبر غلامیان* صفحات 1-18

    مدیریت ارزش کسب شده، روشی کارآمد در کنترل پروژه و روشی برای اندازه گیری و ارزیابی پیشرفت واقعی پروژه بر اساس کار انجام شده، زمان سپری شده و هزینه ها است. در این تحقیق، یک مدل کنترل تاخیرات پروژه به منظور پایش پیشرفت فعالیت ها، مبتنی بر شاخص مصرف ذخیره احتیاطی و نیز شاخص عملکرد برنامه ای ارائه شده است. برتری روش تعیین ذخیره احتیاطی پیشنهادی نسبت به روش های رایج و نوین مدیریت زنجیره بحرانی روی مثال های عددی و مطالعه موردی نشان داده شده است. از جمله این برتری ها می توان به بهبود قابلیت اطمینان برنامه زمانبندی از طریق تخصیص بهتر زمان های ذخیره احتیاطی و کاهش میانگین و واریانس تاخیرات زمان تکمیل برای برنامه زمانبندی پروژه حاصل از روش پیشنهادی در مقایسه با سایر رویکردهای متداول زنجیره بحرانی اشاره نمود. نتایج مدل کنترل پروژه مبتنی بر مدیریت ذخیره های زمانی نشان داده است که زنجیره های غیربحرانی پروژه نیز در صورتی که میزان ذخیره احتیاطی مصرف شان در نقاط بحرانی قرار بگیرد، احتمال بروز تاخیرات را تشدید می نمایند.

    کلیدواژگان: مدیریت زنجیره بحرانی، ذخیره های زمانی، کنترل پروژه، مدیریت ارزش کسب شده
  • حسین قنادزاده گیلانی*، الهیار داغبندان، محمد اکبری زاده، میثم آزادیان صفحات 19-33

    بررسی تعادل های سیستم های بخار-مایع و مایع-مایع، نقش مهمی در طراحی، بهینه سازی و کنترل فرایندهای جداسازی دارد. در این تحقیق تعادل های فازی بخار-مایع سامانه های دوتایی(1-پروپانول با آب و اتیل استات)، همچنین تعادل های فازی مایع-مایع سامانه های سه تایی (آب، اتیلن گلایکول، 1-هپتانول) و (آب، اتیلن گلایکول، 2-اتیل 1-هگزانول) با استفاده از مدل های ترمودینامیکی NRTL و UNIQUAC مورد مطالعه قرار گرفتند. همچنین از سیستم استنتاج فازی - عصبی تطبیقی (ANFIS) و مدل شبکه عصبی نوع GMDH برای مدل سازی سیستم های مورد نظر استفاده شد. نمودارهای تعادلی بخار- مایع، دما برحسب جزء مولی برای سیستم های دوتایی و نمودار تعادل های مایع-مایع برای سیستم های سه جزئی با استفاده از مدل های ترمودینامیکی در دماهای مختلف رسم گردید. دقت مدل های ترمودینامیکی و شبکه های عصبی و فازی برای سیستم های مورد نظر بررسی و با داده های تجربی مقایسه شد. مقایسه نتایج نشان داد که در تعادلات بخار-مایع و مایع-مایع، مدل ترمودینامیکی NRTL تطابق خوبی با داده های تجربی دارد ولی کمترین خطا مربوط به استفاده از مدل آماری ANFIS می باشد.

    کلیدواژگان: تعادلات بخار-مایع، تعادلات مایع-مایع، مدل ترمودینامیکی NRTL، مدل ترمودینامیکی UNIQUAC، شبکه عصبی نوع GMDH، سیستم فازی ANFIS
  • محمد زارعی جلیانی، محمد سرشار*، محسن بابایی، عبدالمجید قاسمی صفحات 35-40

    یکی از پارامترهای مهم در ارزیابی باتری های لیتیوم یونی، مقدار افت ظرفیت آن ها در طول مدت استفاده و پس از دوره های متناوب شارژ/ دشارژ بوده به گونه ای که زمان رسیدن ظرفیت باتری به 70% ظرفیت اولیه را زمان زوال باتری می نامند. بنابراین در اختیار داشتن مدلی ریاضی که ضمن سهولت کاربرد بتواند با دقت مناسبی پدیده افت ظرفیت را پیش بینی کند از اهمیت بسزایی برخوردار است. در پژوهش حاضر داده های آزمایشگاهی برای کاهش ظرفیت طی ده سیکل ابتدایی در سه دمای 25 ، 35 و 45 درجه سانتی گراد برای یک نمونه باتری لیتوم- یون استوانه ای سامسونگ اندازه گیری شده است. هم چنین، مدلی مرکب از مفاهیم قانون توانی و قانون تابع ریشه دوم برای پیش بینی طول عمر باتری لیتیوم- یون ارائه شده که تابعی از دما و تعداد سیکل می باشد. پارامتر های مدل بر اساس روش مارکواردت-لونبرگ باکمینه سازی مربع خطای پیش بینی داده های تجربی به دست می آیند. مدل فوق با وجود استفاده از داده های ده سیکل ابتدایی دارای حداکثر 15% خطای پیش بینی بیشینه سیکل شارژ و دشارژ در نقطه زوال می باشد.

    کلیدواژگان: افت ظرفیت، طول عمر، باتری لیتیوم یون، مدل ریاضی
  • مرتضی اصغری*، شیرین قربان لوینه، مجتبی راجی صفحات 41-49

    خلیج فارس و مناطق ساحلی آن بزرگترین منبع نفت خام در جهان محسوب می شوند. از طرفی، گرمای هدر رفته از صنایع پالایش و پتروشیمی که در محدوده اطراف خلیج فارس قرار گرفته اند، می تواند براساس شرایط ساده خوراک ورودی در تقطیر غشایی، مورد استفاده قرار بگیرد. از این رو، به منظور بهبود عملکرد این سیستم در نمک زدایی از آب خلیج فارس و افزایش شار خروجی، مدل انتقال جرم و حرارت به طور همزمان در یک سیستم تقطیر غشایی در خلآ ارائه و با داده های تجربی اعتبارسنجی شده است. تاثیر شرایط عملیاتی مختلف نظیر دمای خوراک، فشار خلا در سمت تراویده، غلظت خوراک و ضریب انتقال حرارت بر شار تراوش شده مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین، اثر دمای خوراک بر پدیده قطبش دمایی مطالعه شده است. نتایج نشان دادند که شار تراوش شده با افزایش دمای خوراک و ضریب انتقال حرارت افزایش و با افزایش فشار خلا و غلظت خوراک کاهش پیدا می کند. همچنین مشخص شد که افزایش دما اثر نامطلوب پدیده قطبش دمایی را افزایش خواهد داد.

    کلیدواژگان: تقطیر غشایی در خلا، شبیه سازی عددی، انتقال جرم، شار تراوه، پلاریزاسیون دمایی
  • پرویز درویشی*، محمد مهدی سبزه میدانی صفحات 51-61

    در پژوهش حاضر، مدل سازی عددی پیل سوختی با الگوی جریان همسو و ناهمسو، به منظور بررسی میزان تاثیر متغیرهای عملیاتی بر عملکرد آن مورد توجه قرار گرفته است. در مدل در نظر گرفته شده، معادله های پیوستگی، اندازه حرکت، انتقال جرم، سرعت واکنش های الکتروشیمیایی و بار الکتریکی در طول کانال پیل سوختی پلیمری در سه بعد نوشته شده و به صورت همزمان با استفاده از روش عددی عنصر محدود حل شده اند. نتایج حاصل از مدل با داده های آزمایشگاهی ارائه شده در منابع پیشین تعیین اعتبار شدند. درمدل حل شده، تاثیر متغیرهایی همانند دما، فشار و طول کانال بر چگالی جریان الکتریکی الکترودها، میزان مصرف هیدروژن و اتلاف آن مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که با افزایش دما از 60 به °C90 تحت شرایط ولتاژ ثابت، چگالی جریان کانال پیل سوختی پلیمری به میزان %19/4 افزایش می یابد. همچنین، با افزایش فشار از 1 به atm 5 در ولتاژ ثابت، چگالی جریان %26/9 افزایش پیدا می کند. علاوه بر آن، میزان مصرف هیدروژن در طول کانال با کاهش ولتاژ افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: پیل سوختی غشای تبادل پروتون، مدل سازی عددی، چگالی جریان، اتلاف هیدروژن
  • امیر رحیمی*، فرانک حسین زاده سلجوقی صفحات 63-76

    تحلیل پوششی داده ها(DEA) ابزار قدرتمندی به منظور ارزیابی عملکرد واحدهای تصمیم گیرنده است که برخی از چندین مرحله تشکیل شده اند و یک شبکه از زیرفرآیندها را ایجاد می کنند. برخی محققان برای ارزیابی این نوع واحدها از روش های تحلیل پوششی داده های شبکه ای(DEA Network) استفاده می کنند. دو نوع متفاوت از ورودی (ورودی متغیر و شبه ثابت) تحت چارچوب DEA Network گنجانده شده است. ورودی شبه ثابت بعنوان خروجی دوره جاری در نظر گرفته شده، در حالی که بعنوان ورودی دوره ی بعدی مورد استفاده قرار می گیرد. DEA شبکه ای می تواند وابستگی متقابل میان این دو دوره را اندازه گیری نماید. پژوهش حاضر به بررسی کارایی هزینه و بازده به مقیاس آن بصورت فرآیند دو مرحله ای پرداخته است. از مزایای مدل ها می توان به کاهش زمان محاسبه اشاره کرد. مدیریت زنجیره تامین سبز (GSCM)، به یک روش برای بهبود عملکرد محیطی تبدیل شده است. تحت فشارهای ذینفع، نیروها و مقررات، شرکت ها باید اقدام GSCM را بهبود بخشیده، که از طریق شیوه هایی مانند خرید سبز، طراحی سبز و همکاری با مشتریان و تامین کنندگان انجام می شود. همانطور که شرکت ها GSCM را ارتقا می دهند، عملکرد اقتصادی و عملکرد محیطی آنها افزایش می یابد. از این رو، ارزیابی GSCM برای هر شرکت بسیار مهم است. یکی از تکنیک هایی که می تواند برای ارزیابی GSCM مورد استفاده قرار گیرد تحلیل پوششی داده ها است. به منظور تحقق اهدافمان DEA Network را برای بررسی کردن GSCM 10 شرکت نوشیدنی در ایران مورد بررسی قرار داده ایم. در مطالعه موردی، شرکت های دامداران، وارنا و رامک کارای هزینه شبکه ای می باشند. این شرکت ها بهترین عملکرد در مدیریت زنجیره تامین سبز دارند.

    کلیدواژگان: زنجیره تامین، کارایی هزینه، بازده به مقیاس
  • رحمان زینالی، کامران قاسم زاده*، علیرضا بهروز سرند صفحات 77-86

    با توجه به مصرف بالای انرژی در جهان و آلودگی ناشی از سوخت های فسیلی، هیدروژن به عنوان یک سوخت پاک مورد توجه بسیاری از دانشمندان قرار گرفته است. لذا در این راستا، فرایند خالص سازی گاز هیدروژن نیز می تواند بسیار مهم باشد. از میان روش های متفاوت جداسازی هیدروژن، روش های غشایی به عنوان یکی از روش های مهم در خالص سازی هیدروژن مورد توجه قرار گرفته اند. در میان غشاهای جداساز هیدروژن، غشاهای غیرآلی نیز به دلیل قابلیت تحمل دماهای بالا مورد توجه بیشتری قرار گرفته اند. در این میان، در سال 2014 برای اولین بار غشای گرافنی برای جداسازی گاز هیدروژن مطرح گردید که انتخاب-پذیری بسیار بالایی نسبت به سایر غشاهای غیرآلی از خود نشان داد. لذا در این تحقیق عملکرد غشای گرافنی بر پایه روش دینامیک سیالات محاسباتی مدلسازی شده و تاثیر پارامترهای مهم عملیاتی از قبیل فشار، دما، سطح غشا و انتخاب پذیری غشا بر عملکرد غشا مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نتایج بدست آمده از این مدلسازی غشای گرافنی (با خطای 7%) بهترین عملکرد را در دمای 293 کلوین داشته و با افزایش دمای جداسازی به 373 کلوین میزان انتخاب پذیری در این غشا به ترتیب از 2800 به 200 برای H2/CO2 کاهش پیدا می کند و میزان عبوردهی برای هیدروژن و دی اکسید کربن به ترتیب mole/m2.Pa.S وmole/m2.Pa.S می باشد. افزایش فشار و افزایش سطح غشا نیز تاثیر منفی بر روی میزان انتخاب پذیری H2/CO2 داشته و که براساس نتایج باعث کاهش انتخاب پذیری هیدروژن نسبت به دی اکسیدکربن می شود.

    کلیدواژگان: غشای نانو کامپوزیتی گرافنی، جداسازی هیدروژن، مدلسازی، دینامیک سیالات محاسباتی
  • مسعود اسماعیلی*، مصطفی صدیقی زاده، حسام یارمحمدی صفحات 87-100

    یکی از مشکلات مهم سیستم های قدرت که دارای مزارع بادی با ژنراتورهای القایی دوسوتغذیه هستند قابلیت ایستادگی در مقابل خطای این ژنراتورها و نوسانات توان خروجی آنهاست. در مواقعی که این ژنراتورها توان قابل توجهی از سیستم قدرت را تامین می کنند خروج آنها در هنگام خطا، باعث ناپایداری شبکه می شود. طبق نیازهای جدید بر اساس کدهای شبکه، در مواقع خطا که ولتاژ در پایانه ژنراتور افت می کند، بایستی به منظور حفظ پایداری سیستم، مزارع بادی در شبکه باقی بمانند. به منظور رفع این مشکل، از ابررسانای محدود کننده جریان خطا به منظور محدود کردن جریان خطا و همچنین ابررسانای ذخیره ساز انرژی مغناطیسی به منظور جذب و یا تزریق توان در مواقع مورد نیاز برای کم کردن نوسانات توان استفاده می شود. در این مقاله، روشی جهت کنترل هماهنگ ژنراتور القایی دوسوتغذیه، ابررسانای ذخیره ساز انرژی مغناطیسی و ابررسانای محدود کننده جریان خطا با استفاده از الگوریتم بهینه سازی HBB-BC ارائه شده است. اهداف این بهینه سازی شامل حداقل سازی ظرفیت هسته مورد نیاز ذخیره ساز، کاهش انرژی محدود کننده جریان خطا و بهبود ولتاژ شین ژنراتور و کاهش نوسانات توان و سرعت زاویه ای ژنراتور می باشد. نتایج شبیه سازی های صورت گرفته بر روی شبکه مورد آزمایش، قابلیت این کنترل کننده بهینه را در رسیدن به اهداف فوق نشان می د هد.

    کلیدواژگان: ژنراتورالقایی دوسوتغذیه، قابلیت ایستادگی در مقابل خطا، پایداری، ابررسانای محدود کننده جریان خطا، ابررسانای ذخیره ساز انرژی مغناطیسی
  • سیدمهدی قریشی، نگین دانشپور* صفحات 101-111

    در پایگاه داده تحلیلی برای پاسخگویی سریع به پرس و جوهای تحلیلی کاربران، پاسخ تعدادی از پرس و جوها را ذخیره می نمایند. پاسخ پرس و جوهایی که در پایگاه داده تحلیلی ذخیره می شوند، منجر به تولید دیدهای ذخیره شده می گردد. مساله بروز رسانی و نگهداری از دیدها در پایگاه داده تحلیلی زمانی مطرح می گردد که داده ها در منابع داده پایه بوسیله تراکنش های مختلف مورد تغییر قرار گیرند. برای نگهداری از دیدها در پایگاه داده تحلیلی، عبارت های نگهداری دید متفاوتی ارائه شده است. در این مقاله الگوریتمی برای تولید عبارت نگهداری دید بهبود یافته ای ارائه می شود. الگوریتم ارائه شده از دو بخش تشکیل شده است. در بخش اول از الگوریتم پیشنهادی، درختی تشکیل می گردد که در آن تعداد دسترسی به منابع داده ای بزرگ (منابعی با تعداد رکورد و حجم بالا)، کاهش داده می شود. در بخش دوم بر اساس درخت تولید شده در بخش اول و اندازه تغییرات منابع داده(منابع داده پایه و گره های میانی درخت)، عبارت نگهداری دید بهبود یافته ای برای بروز رسانی پایگاه داده تحلیلی ارائه می گردد. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که عبارت نگهداری دید ارائه شده، زمان و هزینه نگهداری از پایگاه داده تحلیلی را در مقایسه با روش های ارائه شده قبلی کاهش داده است.

    کلیدواژگان: نگهداری افزایشی دید، پایگاه داده تحلیلی، عبارت نگهدای دید، دید ذخیره شده در پایگاه داده تحلیلی
  • حسین محمودی داریان* صفحات 113-131

    در این مقاله یک روش کارآمد برای تعریف توابع چندمتغیره با الگوهای عبارت برای محاسبات آرایه ای در زبان برنامه نویسی سی پلاس پلاس جهت استفاده در شبیه سازی های دینامیک سیالات محاسباتی معرفی می شود. پیاده سازی روش با استفاده از الگوهای متغیر که از قابلیت های جدید زبان سی پلاس پلاس است، صورت می گیرد. سادگی استفاده برای کاربران در زمینه های محاسباتی، از مزایای روش می باشد، طوری که کاربر بدون نیاز به اطلاع از مفاهیم برنامه نویسی با الگوها به راحتی می تواند تابع خود را با هر تعداد آرگومان ورودی تعریف و سپس استفاده نماید. روش حاضر می تواند جایگزین الگوهای عبارت مرسوم در توسعه کتابخانه های عددی باشد. برای سه تابع مختلف، شامل عملیات حسابی و توابع مثلثاتی، کارایی روش ارائه شده با روش الگوهای عبارت مرسوم، دو نحو مختلف زبان سی پلاس پلاس و زبان فرترن برای آرایه هایی با اندازه های مختلف، مقایسه می شود. به علاوه کارایی روش از لحاظ زمان ترجمه و حجم فایل اجرایی با مترجم های مختلف نشان داده می شود. مقایسه مشابهی روی پردازنده های گرافیکی با زبان کودا صورت می گیرد و کارایی روش نشان داده می شود. نتایج بیانگر آن است که روش حاضر برای هر تعداد درایه به لحاظ زمان محاسبات، زمان ترجمه و حجم فایل اجرایی کارایی بسیار خوبی دارد. در نهایت به عنوان کاربردی از روش پیشنهادی یک شبیه سازی عددی انجام می گیرد.

    کلیدواژگان: الگوهای عبارت، الگوهای متغیر، سی پلاس پلاس، پردازنده های گرافیکی، کودا
  • سامان کشوری*، حسن نادری، مجید غیوری ثالث صفحات 133-154

    با افزایش سرعت تولید داده ها، نیاز به پردازش، ذخیره سازی و تحلیل داده های حجیم روزبه روز در حال افزایش است. به تازگی دریاچه داده برای داده های ناساختیافته (با خصوصیت BASE) مطرح شده است. اما وجود داده های حساس ساخت یافته (با خصوصیت ACID) و داده های با حساسیت کمتر غیرساخت یافته در داده های حجیم از طرفی باعث بروز مشکلاتی جدید در مدیریت داده های حجیم با استفاده از این روش‏ها شده است. در این مقاله راه حلی ارائه خواهد شد که قادر خواهد بود داده های ساخت یافته و ناساخت یافته با خصوصیات متفاوت را به صورت هم زمان ذخیره سازی و به پرس وجوهای کاربر به صورت بلادرنگ پاسخ دهد. روش مذکور پس از بررسی انبار داده و دریاچه داده، مشخص کردن نقاط قوت و ضعف و درنهایت با تلفیق این دو روش مطرح شده است. به عنوان یکی از نتایج مهم این تحقیق پس از مقایسه انبار داده و دریاچه داده خواهیم دید، دریاچه داده جایگزینی برای انبار داده نبوده و انبار داده کاربرد های خاص خود را مخصوصا در داده های مالی دارد، زیرا از نظریه ACID پیروی کرده و دریاچه داده نیازمندی های نظریه BASE را رفع می کند. ایده مطرح شده در این مقاله با عنوان آبگیر داده، دارای سه مزیت اصلی است: 1- استفاده هم زمان از انبار داده و دریاچه داده جهت پاسخگویی بلادرنگ به انواع نیاز های داده‏ای سازمان با بهره گیری از مزایای آن ها 2- تفکیک داده های جدید از قدیمی جهت رسیدن به بی درنگی 3- ایجاد توازی و درنتیجه عدم هم زمانی بارگذاری داده و پردازش پرس وجو جهت کاهش هزینه زمانی.

    کلیدواژگان: داده های حجیم، بانک های اطلاعاتی NoSQL، آبگیر داده، دریاچه داده، انبار داده بی درنگ
  • سلیمه ضیاالدینی*، مینا ابارقی صفحات 155-162

    اغلب مجموعه داده های مربوط به داده کاوی و ماشین یادگیری دارای داده هایی با مقادیر Missing Values یا داده گمشده می باشند. چگونگی برخورد با داده گمشده و نیز ارائه راهکارهایی مبتنی بر تخمین مقدار مربوط به داده گمشده، منجر به بروز یک مسئله بسیار مهم در زمینه داده کاوی و ماشین یادگیری شده است. در بین الگوریتم های داده کاوی، الگوریتم C4.5، به دلیل کارآیی، استفاده در کاربردهای مختلف داده کاوی و نیز توانایی در کار کردن و تخمین مقدار داده گمشده در مجموعه داده ها، به طور مکرر مورد استفاده قرار گرفته است. پژوهشگران و محققان روش ها و الگوهای متعددی جهت برخورد با مقادیر داده گمشده و تخمین مقدار آن در مجموعه داده های الگوریتم C4.5 ارائه داده اند که هر یک از روش ها به نحوی موجب افزایش دقت درخت تصمیم و در نتیجه تولید یک درخت تصمیم موثر و کاراتر شده است. لذا در مقاله حاضر ابتدا به بررسی و مرور روش ها و راهکارهای ارائه شده پیشین و سپس به ارائه روش پیشنهادی با عنوان روش جابجایی خصوصیت ها جهت تخمین مقادیر گمشده در مجموعه داده پرداخته خواهد شد و سپس در پایان به مقایسه و ارزیابی دقت حاصل شده روش پیشنهادی با روش های حذف و میانگین خواهیم پرداخت.

    کلیدواژگان: داده کاوی، داده گمشده، الگوریتم C4، 5، مجموعه داده، درخت تصمیم
  • علیرضا ابراهیمی، عباس دیدبان*، رضا کی پور صفحات 163-173

    بهره برداری بهینه از سیستم های انرژی ترکیبی با در نظر گرفتن اهداف مختلفی نظیر هزینه بهره برداری، میزان آلودگی و استفاده گسترده از منابع تجدید پذیر در این حوزه، موردتوجه بسیاری از جوامع پیشرفته قرارگرفته است. در این مقاله، سعی شده است که با ارائه یک ایده مدیریت توان به منظور بهره برداری مناسب از باتری و دیزل ژنراتور اهداف اقتصادی، آلودگی و افزایش قابلیت اطمینان به طور همزمان بهبود یابند. ابتدا ظرفیت اجزای سیستم در نرم افزار HOMER بهینه سازی می شود. سپس با در نظر گرفتن هزینه های سیستم و هزینه ناشی از جریمه خاموشی ظرفیت دیزل ژنراتور با استفاده از الگوریتم ازدحام ذرات بهینه سازی شده است. در استراتژی کنترلی ارائه شده، با توجه به تولید ومصرف متغیر و نامتناسب در سیستمهای هایبریدی، بجای استفاده از حد پایین و بالای ثابت میزان شارژ در طول شبانه روز، از حدود متغیر برای ساعت مختلف شبانه روز استفاده شده است. نتایج حاکی از موثر بودن ایده مدیریت توان در کاهش هزینه تولید برق، قابلیت اطمینان و مسائل زیست محیطی است.

    کلیدواژگان: سیستم های انرژی ترکیبی، منابع تجدید پذیر، هزینه سالیانه سیستم، قابلیت اطمینان، الگوریتم ازدحام ذرات
  • فائزه میرزایی*، علی اکبر پویان، سعیده فردوسی صفحات 175-190

    به دلیل دشواری پیاده سازی صوری سیستم های مبتنی بر رباتیک جمعی، نرم افزارهای کنترلی این سیستم ها اغلب با آزمون و خطا و به صورت تک منظوره طراحی می شوند. بنابراین، طراحی صورت گرفته به سادگی قابلیت استفاده مجدد برای سایر مسائل را ندارد. از طرفی، آزمون، آنالیز و تصدیق وجود ویژگی های مورد نیاز در مسئله به دشواری صورت می گیرد. علاوه براین، به دلیل تولید دستی کد، نمی توان تطبیق طراحی اولیه و کد پیاده سازی شده را تضمین کرد. برای غلبه بر این چالش ها، استفاده از تئوری کنترل سوپروایزری پیشنهاد می شود. در این مقاله، تئوری کنترل سوپروایزری احتمالی و زمان دار ptSCT بر روی سکوی نوظهور آرگوس (ARGoS) و در بستر رباتیک جمعی پیاده سازی شده است. روش پیشنهادی، پس از محاسبه سوپروایزر احتمالی و زمان دار، کد کنترلی موردنیاز را به صورت خودکار تولید می کند؛ این کد بدون هیچ تغییری قابل استفاده برای شبیه سازی و یا اجرای بر روی ربات های واقعی است. برای نمایش قابلیت های روش پیشنهادی، دو وظیفه پرکاربرد دوری از موانع (Obstacle Avoidance) و همگام سازی (Synchronization) با تکیه بر طراحی احتمالی و زمان دار، پیاده سازی و شبیه سازی شده اند سپس مزایای طراحی با ptSCT نسبت به SCT مورد اشاره قرار گرفته است. نتایج آزمایش های صورت گرفته نشان از عملکرد بسیار مناسب روش پیشنهادی از نظر سادگی و صحت طراحی، قابلیت استفاده مجدد و تولید خودکار کد دارد.

    کلیدواژگان: رباتیک جمعی، تئوری کنترل سوپروایزری احتمالی و زمان دار، وظیفه دوری از موانع، وظیفه همگام سازی، سکوی آرگوس
  • محمدرضا فارسی، خلیل منفردی* صفحات 191-197

    در این مقاله، یک مدولاتور سیگما-دلتای مرتبه دوم ارائه شده است که برای کاربردهای پزشکی مناسب می باشد. استفاده از مدارهای تقویت کننده و مقایسه کننده توان-پائین که به ترتیب در انتگرال گیر و کوانتایزر به کار گرفته شده اند، سبب کاهش قابل ملاحظه توان مصرفی مدولاتور به عنوان یکی از الزامات اساسی در تجهیزات پزشکی شده است. "نسبت سیگنال به نویز و اعوجاج" در مدولاتور ارائه شده، 44/102 به دست آمده است که معادل با 72/16 بیت است که دقت بالایی محسوب می شود. ساختار سیستمی مدولاتور مرتبه دوم در نرم افزار متلب و شبیه سازی مداری آن در محیط نرم افزار Cadence و با استفاده از تکنولوژی 180 نانومتر شبیه سازی شده است. با مقایسه مدولاتور سیگما-دلتای ارائه شده با کارهای مشابه، مشاهده می شود که این مدولاتور از نظر توان مصرفی و دقت، عملکرد بهتری دارد. برای انجام مقایسه جامع تر و به دست آوردن دید بهتر از عملکرد کلی مدار در این مقاله یک ضریب شایستگی با درنظر گرفتن مصرف توان کل، تعداد بیت موثر و پهنای باند مدولاتور ارائه شده است.

    کلیدواژگان: مدولاتور سیگما-دلتا، مرتبه دوم، توان مصرفی پائین، نسبت سیگنال به نویز، دقت بالا
  • سحر صادقی، علی مالکی* صفحات 199-207

    روش تحلیل همبستگی متعارف (CCA)، یکی از پرکاربردترین روش های بازشناسی فرکانس در سیستم های واسط مغز-کامپیوتر مبتنی بر پتانسیل برانگیخته بینایی حالت ماندگار (SSVEP) است. اگرچه روش CCA در اغلب موارد با نتایج خوبی همراه است، اما اگر میان فرکانس های تحریک رابطه هارمونیک برقرار باشد، این روش با چالش مواجه خواهد شد. در این مقاله، روش CCA بهبود یافته پیشنهاد شده است که با اضافه نمودن یک مرحله ی پس پردازش در روش CCA، این چالش را تا حدودی رفع می نماید. بدین منظور، تحریک بینایی در محدوده 6 تا 16 با گام فرکانسی 5/0 هرتز با استفاده از جعبه ابزار psychophysics متلب ایجاد گردید. ثبت سیگنال SSVEP از ده سوژه و تنها از الکترود Oz انجام شد. طبق روش پیشنهادی، پس از اعمال CCA و تعیین فرکانس متناظر با بیشینه همبستگی، اختلاف میزان همبستگی حاصل از این فرکانس و همبستگی حاصل از هارمونیک متناظر، محاسبه می گردد. سپس با مقایسه مقدار بدست آمده با مقدار آستانه، بازشناسی فرکانس صورت می پذیرد. مقدار آستانه بر اساس داده های هر سوژه به صورت آفلاین تعیین می شود. میانگین صحت بازشناسی روش CCA استاندارد با انتخاب دو هارمونیک در ایجاد سیگنال مرجع(2=N)، به ازای پنجره زمانی هشت ثانیه ، %74 بوده که با روش پیشنهادی به %81 رسید. به طور متناظر، به ازای پنجره زمانی چهار ثانیه نیز صحت از %78 به %83 افزایش یافت. روش پیشنهادی با کاهش خطای بازشناسی هارمونیک توانسته است برای گستره وسیع فرکانسی، صحت بازشناسی را نسبت به روش CCA استاندارد بهبود بخشد.

    کلیدواژگان: واسط مغز-کامپیوتر، پتانسیل برانگیخته بینایی حالت ماندگار، تحلیل همبستگی متعارف
  • زهرا حضرتی مقیم*، علی خیرالدین، حسین نادرپور، حسین رحمانی صفحات 209-219

    بالا بودن هزینه و زمان اجرای پروژه ضرورت بکارگیری بهینه سازی را در صنعت پل سازی ضرورت می بخشد؛ افزون بر بهره جویی از آیین نامه در هنگام طراحی، بهینه سازی سبب کاهش چشمگیر مواد مصرفی شامل فولاد، آرماتور و بتن و همچنین صرفه جویی در زمان انجام پروژه می شود. در این مقاله به بررسی عامل های موثر در بهینه سازی پرداخته است. نخست، با تعریف اندازه های هندسی مقطع، مقاومت بتن، محل و شمار کابل های پیش تنیدگی به عنوان متغیر و بهره جویی از الگوریتم بهینه سازی فاخته، بهترین اندازه ها برای متغیرها انتخاب و بهترین مقطع با رعایت دستورهای آیین نامه ای برپایه دو آیین نامه آشتو 2015-LRFD و استاندارد 2002 با هم سنجیده شده اند. از نتایج پژوهش می توان به عدم رابطه مستقیم کمینگی وزن و طرح اقتصادی بدلیل تاثیر سه عامل بتن، فولاد و کابلهای پیش تنیده و همچنین تاثیر بهره جویی از بتن با مقاومت بالا در دهانه های بلند اشاره کرد. در آخر برای مقایسه تاثیر طول دهانه، بهینه سازی بالا برای دهانه های 30 تا 70 متر و با بهره جویی از آیین نامه های ذکر شده انجام و نتایج با هم سنجش شده است.

    کلیدواژگان: بهینه سازی، عرشه پل بتنی، لگوریتم فاخته، آیین نامه آشتو LRFD، آشتواستاندارد
  • بهنام عاقبتی، یاسر شریفی* صفحات 221-234

    ورق های فلزی یکی از مهمترین المانهایی ساخت بسیاری از سازه ها از جمله کشتی ها می باشند. از مهمترین خرابی ها که امکان از بین بردن این نوع سازه را دارد خوردگی است. برای طرح بازسازی سازه ها تخمین مقاومت موجود آنها از مهمترین عملیاتها می باشد. از طرفی خوردگی حفره ای از مهم ترین انواع خوردگی موضعی می باشد که سبب سوراخ شدن و در نتیجه زوال قطعه فلزی می گردد و این مسئله می تواند تبعات بسیار خطرناکی را در ورق های فولادی باربر به همراه داشته باشد. علاوه بر این براورد مقاومت موجود ورقهایی که تحت تاثیر خوردگی حفره ای می باشند بسیار پیچیده می باشد. در این تحقیق، علاوه بر بررسی نوع و شکل خوردگی حفره ای، تعیین مقاومت نهایی ورق ها که در حالات گوناگونی از حجم خوردگی قرار دارند، با به کار گیری روش اجزای محدود و به وسیله نرم افزار ABAQUS انجام می شود. نتایج حاصل، نشان می دهد که پارامتر حجم خوردگی در ورق ها به همراه پارامترهای تنش تسلیم مصالح ورق، ضخامت و بعد تحت تنش فشاری تک محوره، بیشترین تاثیر را بر روی مقاومت نهایی ورق ها دارا می باشند.

    کلیدواژگان: خوردگی حفره ای، مقاومت نهایی، حجم خوردگی، تنش فشاری تک محوره
  • واحد قیاسی*، مبین مرادی صفحات 235-245

    بیشترین کاربرد پی های گسترده به همراه شمع زمانی است که رادیه به تنهایی می تواند مقاومت کافی در برابر بار های وارده را تامین کند ولی برای اجتناب از نشست های زیاد سیستم فونداسیون یا جلوگیری از شکل گیری نشست های غیریکنواخت از گروه شمع در زیر آن استفاده می شود. در این مطالعه، تغییر شکل پی، اعم از نشست های حداکثر، متوسط و غیریکنواخت پی در سیستم مرکب رادیه- شمع تحت بارگذاری استاتیکی در خاک ماسه ای یکنواخت، با استفاده از مدل سازی اجزای محدود برای چیدمان های گوناگون شمع ها و سیستم های مختلف پی- شمع از نظر اتصال پی و شمع ها، بررسی شده و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. همچنین نرم افزار اجزای محدود پلکسیز سه بعدی فونداسیون (Plaxis , v.1.6,3D foundation)برای مدل سازی سیستم مرکب پی و شمع استفاده شده است. نتایج به دست آمده حاکی از اینست که با استفاده از شمع ها به صورت متصل از رادیه و منفصل از آن به صورت توامان (سیستم ترکیبی)، منجر به عملکرد بسیار مناسب سیستم مرکب در کاهش نشست حداکثر و غیریکنواخت پی می گردد.

    کلیدواژگان: مدل سازی عددی، نشست پی، پی های رادیه-مرکب، سیستم ترکیبی
  • سیدعلی رضویان امرئی*، فرزام علی دوست ابدیخواه، رامین جعفری صفحات 247-266

    پیشرفت‏های بشر در خصوص پیش‏بینی زمان و مکان آزاد شدن انرژی و حرکت لایه های درونی زمین به نحوی که بتوان از فجایع ناشی از زلزله پیشگیری نمود بسیار اندک می‎باشد. در حال حاضر تنها راه مقابله با این پدیده طبیعی، پیش‏بینی صدمات و نیز تجهیز و آماده‏سازی ساختمان‏ها و زیرساخت‏ها به منظور کاهش آسیب‏ها و تلفات وارده می‏باشد. بطور کلی هدف از این تحقیق ارزیابی آسیب‏پذیری لرزه‏ای ساختمان‏های شهر همدان بوده به ترتیبی که با شناخت وضعیت حال حاضر ساختمان‏های موجود در شهر بتوان میزان آسیب‏پذیری آنها را در جهت افزایش ایمنی و بهبود شرایط موجود برآورد نمود. این تحقیق با استفاده از اطلاعات گردآوری شده از سازمان آمار و فناوری اطلاعات شهرداری همدان، نظیر نوع سازه ها، تعداد و متراژ طبقات، جمعیت نواحی، نوع خاک نواحی مختلف و سایر اطلاعات مورد نیاز و با روش هازیوس و بوسیله نسخه 6 نرم‏افزار آنالیز خطرپذیری سلنا انجام شده است. در این روش برای محاسبه عملکرد لرزه‏ای سازه، منحنی تقاضای انواع سازه ها با میرایی مختلف با منحنی پاسخ بر اساس نوع خاک قطع داده می‏شوند. خروجی های این تحقیق شامل زیربنای آسیب دیده به تفکیک نوع سازه، تلفات جانی احتمالی و خسارات مالی وارده تحت اثر زلزله طرح استاندارد 2800 ایران می‏باشد. تحلیل نتایج حاکی از آن است که نسبت خسارت متوسط شهر همدان در مناطق 3،2،1 و 4 به ترتیب به میزان 9/17، 1/16 ، 8/19 و 4/14 درصد و نسبت خسارت متوسط کل به مقدار 18 درصد پیش‏بینی می‏شود. از نرم‏افزار جی-آی-اس نیز برای نمایش خروجی ها استفاده شده است.

    کلیدواژگان: زلزله، همدان، سلنا، خطرپذیری، خسارت
  • قربان مهتابی*، میترا ملازاده، فرزین سلماسی صفحات 267-278

    یکی از بزرگ ترین مشکلات شبکه های آبیاری و زهکشی، تخریب یا آسیب دیدگی پوشش بتنی کانال ها می باشد که منشا آن در بسیاری از مواقع، نیروی زیرفشار است. نیروی زیرفشار به دلیل عدم کنترل فشارهای هیدرواستاتیک آب زیرزمینی بر دیواره و کف کانال اتفاق می افتد. هدف از این تحقیق بررسی موقعیت و ابعاد سوراخ آب در کف و دیواره کانال بتنی و تاثیر آن روی میزان دبی نشتی معکوس، زیرفشار و گرادیان هیدرولیکی در ترازهای مختلف آب زیرزمینی است. برای این منظور کانال بتنی با پی نفوذپذیر با هندسه فرضی توسط نرم افزار Seep/W شبیه سازی گردید. متغیرهای بررسی شامل ابعاد (5، 10 و 15 سانتی متر) و موقعیت های مختلف سوراخ آب (در حالت تکی و ترکیب دوتایی) تحت سه تراز مختلف آب زیرزمینی (1، 1/5 و 2 متر) بود. نتایج تحقیق نشان داد که در تمامی ابعاد سوراخ آب ها، افزایش عمق آب زیرزمینی باعث افزایش خطی دبی نشتی معکوس به داخل کانال بتنی و گرادیان هیدرولیکی خروجی می شود. همچنین در تمامی سوراخ آب ها، افزایش قطر باعث کاهش نیروی زیر فشار می شود. در صورت استفاده از دو سوراخ آب ، دبی نشتی معکوس به داخل کانال و نیروی زیر فشار، به ترتیب بیشتر و کمتر از یک سوراخ آب می باشد. به عبارت دیگر، قرارگیری دو سوراخ آب در موقعیت 6 و7 =N از لحاظ نیروی زیر فشار و دبی نشتی معکوس عملکرد مطلوبی را از خود نشان داد. در صورت قرارگیری دو سوراخ آب در موقعیت های 2 و3 =N، نیز بهترین عملکرد را از نظر حداقل گرادیان هیدرولیکی خروجی داشت.

    کلیدواژگان: دبی نشتی معکوس، سوراخ آب، گرادیان هیدرولیکی خروجی، نیروی زیر فشار، Seep، W
  • حدیقه محمدی، ابوالفضل اکبرپور*، علی باقری صفحات 279-298

    استفاده فزاینده از منابع آب های زیرزمینی در مناطق خشک در نتیجه رشد روزافزون اقتصاد بالاخص در بخش کشاورزی منجر به تشدید روند نزولی سطح آبخوان ها آن شده است. بنابراین به یک چارچوب منطقی و نظام مند برای تصمیم گیری اصولی برای تخصیص منابع آب محدود، به نحوی که به طور موثر و مطلوبی نیازهای جامعه تامین کرده و همچنین رشد اقتصادی را موجب شود، احتیاج است. در این مقاله با استفاده از یک مدل مفهومی، ارتباط بین فعالیت های اقتصادی موجود در منطقه و منابع آب دشت بیرجند با استفاده از رویکرد سیستمی شناسایی و سپس در محیط نرم افزار Vensim شبیه سازی شد. سپس برای مدل مورد نظر بسته های سیاستی متفاوت تحت شش سناریوی مختلف در نظر گرفته شد و میزان حجم منابع آب و میزان ارزش افزوده در گزینه های مختلف مقایسه گردید نتایج نشان داد که با ادامه روند موجود در منطقه وضعیت بخش اقتصاد (میزان ارزش افزوده) و منابع آب زیرزمینی بدتر خواهد شد. همچنین اگر قرار باشد حجم منابع آب تغییر ننماید و ارزش افزوده منطقه زیادتر شود باید ابتدا روی فعالیت های اقتصادی غیر آب بر اعم از معادن و صنایع غیرآب بر سرمایه گذاری بیشتری شود، البته این درحالی تحقق خواهد یافت که منابع اولیه این فعالیت های اقتصادی موجود باشند.

    کلیدواژگان: رویکرد سیستمی، آب های زیرزمینی، دشت بیرجند، فعالیت های اقتصادی، Vensim
  • مجتبی مختاریان اصل*، عارف علی پور صفحات 299-310

    یکی از مسائل حیاتی در تخمین هزینه های ساخت و زمان اجرای پروژه های تونلی، پیش بینی عملکرد ماشین های حفاری مکانیزه تمام مقطع تونل (Tunnel Boring machine, TBM) است. عملکرد TBM بشدت وابسته به میزان نرخ نفوذ دستگاه است. هدف از پژوهش حاضر، بسط مدلی برای تخمین نرخ نفوذ TBM توسط رویکرد سطح پاسخ می باشد. تونل شماره سه کوینز واقع در نیویورک به عنوان مطالعه موردی انتخاب شده و مدل پیشنهادی با داده های آن مورد ارزیابی قرار گرفته است. با توجه به داده های ثبت شده از مشخصات ژئومکانیکی سنگ های در برگیرنده تونل، نرخ نفوذ دستگاه با منظورکردن پارامترهای مقاومت فشاری تک محوره و شاخص تردی سنگ سالم، زاویه ی مابین صفحات ناپیوستگی-گرای حفاری دستگاه و فاصله داری بین صفحات ناپیوستگی ها پیش بینی شده است. نتایج حاصل از مدل مبتنی بر سطح پاسخ با نتایج روش های فرآابتکاری به کار رفته توسط سایر محققین نظیر بهینه سازی اجتماع ذرات، تکامل دیفرانسیلی، جستجوی هارمونیک ترکیبی و بهینه ساز گری ولف بر اساس آزمون های آماری مورد مقایسه قرار گرفت. مقدار ضریب تعیین (R2) در آزمون تخمین - مقدار واقعی برای رویکرد سطح پاسخ برابر با 0/939 به دست آمد، در حالی که بهترین نتیجه برای روش های فرآابتکاری برابر با 0/713 بود. میانگین درصد قدرمطلق خطا برای روش پیشنهادی در تحقیق حاضر برابر با 3/849 بوده و بهترین مقدار برای سایر روش ها مورد بررسی برابر با 8/746 است. در مابقی آزمون های آماری صورت گرفته نیز مدل پیش بینی نرخ نفوذ مبتنی بر روش سطح پاسخ در مقایسه با سایر رویکرد ها بهترین نتیجه را دارا می باشد.

    کلیدواژگان: حفاری مکانیزه، نرخ نفوذ، روش سطح پاسخ، مدل غیر خطی
  • پیام طریقی*، امید خیری نمین، محمد علی کافی صفحات 311-320

    ستون های قوطی شکل بدلیل دارا بودن مقاومت خمشی یکسان در دو جهت، همواره مورد توجه طراحان برای استفاده در قاب های خمشی فولادی در مناطق با خطر لرزه خیزی زیاد بوده است. اما با توجه به عدم دسترسی به داخل ستون بدلیل بسته بودن مقطع آن، اجرا و بازرسی جوش وجه چهارم ورق های پیوستگی به ستون همواره با مشکلاتی همراه بوده است. این امر موجب گردیده است که بعضا مجریان سازه های فولادی از تعبیه این ورق ها در داخل ستون و یا اجرای جوش وجه چهارم آنها اجتناب کنند. در این مطالعه استفاده از ورق های پیوستگی خارجی U شکل به منظور برطرف نمودن این مشکل پیشنهاد شده است. نتایج مطالعات نشان داد که اتصال پیشنهادی قابلیت تغییر مکان نسبی تا 04/0 رادیان را بدون کاهش مقاومت دارا بوده است. همچنین استفاده از اتصال پیشنهادی با افزایش ابعاد تیر و ستون بدلیل ایجاد تنش های فرا الاستیک در ستون و در نتیجه تحت تاثیر قرار دادن عملکرد اتصال، نیازمند تقویت توسط ورق های لچکی بوده است. ورق های تقویت لچکی موجب گردید که مفصل پلاستیک داخل تیر ایجاد شده و منحنی های هیسترزیس منظم و پایدار تشکیل گردد.

    کلیدواژگان: ستون قوطی شکل، قاب خمشی فولادی، ورق های پیوستگی خارجی U شکل، ورق های لچکی
  • حمید صابری*، وحید صابری، علی خیرالدین، ساعد حبیب زاده، حمیدرضا میرزایی صفحات 321-336

    در این تحقیق پارامترهای موثر بر رفتار چرخه ای مهاربندهای کمانش ناپذیر با هسته سوراخ دار PCBR B نظیر ضخامت مقطع، جنس مصالح و هندسه سوراخ های هسته موردبررسی قرار می گیرد. مدل سازی و تحلیل عددی 8 نمونه هسته مهاربند PCBRB با استفاده از نرم افزار المان محدود ABAQUS تحت بار چرخه ای انجام گرفت؛ یک نمونه مرجع باضخامت 10 میلی متر که دقیقا مطابق نمونه آزمایشگاهی مدل سازی و صحت سنجی شد، چهار نمونه با تغییر در ضخامت هسته، دو نمونه با تغییر در هندسه هسته و یک نمونه با تغییر در جنس مصالح مصرفی هسته. نتایج بیانگر آن است که با افزایش ضخامت؛ افزایش ظرفیت باربری تجربه می گردد. مدل باضخامت 15 میلی متر به دلیل سختی و اینرسی بیشتر نیروی بیشتری تحمل می نماید؛ ولی به دلیل شکل پذیری کمتر در زمان رسیدن به تنش تسلیم؛ افت مقاومت بیشتری دارد؛ تا جایی که در ناحیه کششی دچار افت مقاومت می گردد. مدل با سوراخ های دایره ای دارای بهترین عملکرد است، به طوری که در مقایسه با مدل ها با سوراخ های بیضی و مستطیل در ناحیه فشاری بسیار دیرتر کمانش کرده و سطح زیر منحنی تنش و کرنش بزرگ تری تشکیل داده و ظرفیت باربری و اتلاف انرژی بیشتری دارد. مدل با هندسه سوراخ های هسته مستطیل دارای عملکرد پایینی است. به طوری که در ناحیه فشاری نمودار چرخه ای (ربع سوم) حتی به نیمی از ظرفیت باربری و مقاومت نهایی مدل با هندسه هسته دایره ای نمی رسد. هسته مهاربند با مصالح آلومینیم در طول بارگذاری نیروی کمتری نسبت به هسته با مصالح فولادی تحمل می نماید؛ اما این کمبود را در کمانش موضعی دیرتر؛ به خصوص در ناحیه فشاری جبران می نماید.

    کلیدواژگان: مهاربند PCBRB، بارگذاری چرخه ای، تحلیل عددی، شکل پذیری، مقاومت نهایی
  • داود طغرایی سمیرمی*، شیرین میرفروغی صفحات 337-350

    در مطالعه حاضر، شبیه سازی انتقال حرارت آمیخته نانو سیال آب اکسید آلومینیوم در جریان آرام داخل یک حفره مستطیلی کم عمق به صورت عددی مورد بررسی قرارگرفته است. خواص ترموفیزیکی نانو سیالات به صورت متغیر با دما در نظر گرفته شده اند. شبیه سازی شامل شبیه سازی جریان دوبعدی، آرام، دائم، تراکم ناپذیر و نیوتنی است. برای اینکه تاثیر درصد حجمی نانو ذرات بر روی انتقال حرارت مشخص شود، مدل سازی ها برای چهار کسر حجمی از 01/0 تا 04/0، اعداد ریچاردسون در بازه 1/0 تا 5/4، عدد گراشف ثابت 104 در محدوده جریان آرام و اختلاف دمای 15 درجه (با در نظر گرفتن خواص ترموفیزیکی متغیر در دمای مرجع که دمای فیلم است) انجام شده اند. عدد ناسلت متوسط با افزایش کسر حجمی افزایش می یابد هر چند با کاهش عدد ریچاردسون این افزایش محسوس تراست. انتقال حرارت و همچنین سرعت جریان نیز در نزدیکی مرزهای حفره در نانو سیالات با افزایش مقادیر مختلف کسر حجمی ذرات، افزایش می یابند.

    کلیدواژگان: نانوسیال، حفره کم عمق، انتقال حرارت آمیخته، خواص متغیر، حل عددی
  • اسماعیل رحیم پور، بهمن وحیدی*، زهرا ملاحسینی صفحات 351-359

    به منظور پیش بینی دقیق پاسخ سلولی، لازم است که در کنار سایر عوامل، اثر پهن شدن سلول روی بستر، به عبارتی دیگر اثر سختی بستر نیز در نظر گرفته شود. هم چنین، تنش های ایجادشده روی هسته، بر اثر پهن شدن سلول، نقش تعیین کننده ای را در سرنوشت یک سلول بنیادی ایفا می کنند. در این پژوهش، اثر کرنش سختی یک سلول مزنشیمال، در مدلی دو بعدی از سلول، به کمک روش اجزای محدود، با اعمال جابه جایی تابع زمان به مرز سیتوپلاسم، بررسی عددی شد. با استفاده از تبدیل شوارتز-کریستوفل، مدلی برای پهن شدن سلول روی بستر ارائه شده است که می تواند در دست یابی به پاسخ دقیق سلولی راه گشا باشد. سه مدل مختلف برای این پدیده در نظر گرفته شده است. در مدل اول، با سلول به عنوان ماده ای غیرزنده رفتار می شود. بدین معنا که خواص مکانیکی آن تحت پهن شدن روی بستر ثابت می ماند. دو مدل دیگر، کرنش سختی خطی و نمایی، مدل های فعال هستند. با مقایسه نتایج این سه مدل با نتایج تجربی، مشخص گردید که فرض غیرفعال بودن سلول پاسخ را از میزان دقیق آن دور می سازد و در نظر گرفتن ماهیت زنده سلولی، در دو مدل خطی و نمایی، منجر به شباهت بیشتر نتایج، چه از نظر مقدار تنش و چه از نظر شیب تغییرات، با مشاهدات آزمایشگاهی می شود. هم چنین، مشاهده شد که با افزایش میزان پهن شدن سلول روی بستر، اختلاف مقدار تنش بدست آمده برای هسته در مدل های فعال با مدل غیرفعال افزایش می یابد، به نحوی که تنش پیش بینی شده توسط مدل خطی به 3/2 برابر آنچه مدل غیرزنده پیش بینی می کند، می رسد.

    کلیدواژگان: پهن شدن سلول، کرنش سختی، روش اجزای محدود، سلول بنیادی، شوارتز-کریستوفل
  • رسول محبی* صفحات 361-373

    در این مقاله، انتقال حرارت جابجایی طبیعی در یک حفره مربعی بسته با وجود یک مانع مثلثی گرم در دمای TH، با استفاده از روش المان محدود شبیه سازی شده است. دیواره های بالا و پایین عایق بوده، در حالیکه دیواره های چپ و راست در دمای ثابت Tc (Tc <TH) نگه داشته شده است. روش مورد استفاده با نتایج عددی موجود اعتبار سنجی شده و تطابق بسیار خوبی بین نتایج به دست آمده است. جریان دو بعدی فرض شده و هوا به عنوان سیال عامل در نظر گرفته شده است. تاثیر پارامترهای مختلفی همچون عدد رایلی (Ra=103, 104, 105, 106)، موقعیت مختلف مانع در داخل حفره (H=L=0.1, 0.4, 0.7) و زوایای مختلف مانع (θ=00, 900, 1800, 2700) در نسبت های ابعادی متفاوت مانع (AR=0.2, 0.4, 0.6, 0.8) بر روی جریان سیال و انتقال حرارت داخل کانال بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش عدد رایلی و افزایش نسبت ابعادی، میزان نرخ انتقال حرارت افزایش می یابد. همچنین افزایش فاصله مانع از دیواره های چپ و پایین حفره، منجر به کاهش نرخ انتقال حرارت گشته و بیشترین مقدار عدد ناسلت متوسط به ترتیب در زوایای 0، 90، 270 و 180درجه مشاهده شده است.

    کلیدواژگان: مانع مثلثی، روش المان محدود، جابجایی آزاد، حفره مربعی شکل
  • علی ابراهیمی ممقانی*، هدی سرپرست صفحات 375-390

    در این مقاله به بررسی رفتار ارتعاشی یک تیر دوسرگیردار متصل به یک جاذب غیرخطی ارتعاشاتی که تحت بار نوسانی با دامنه های تحریک مختلف است، پرداخته شده است. این سیستم در واقع یک مدل ساده و محلی از سازه های دریایی تحت تحریک سیال خارجی را ارائه می دهد. برای مدل-سازی تیر از تئوری اویلر-برنولی و برای مدل سازی جاذب (چاه غیرخطی انرژی)، از فنر غیرخطی و دمپر خطی استفاده شده است. پاسخ سیستم به صورت تحلیلی (روش متوسط گیری مختلط شونده) و عددی (روش رانگ-کوتای مرتبه چهارم)، به دست آمده است و بر این‏ اساس محدوده مناسب پارامترهای جاذب، برای کاهش بهینه ارتعاشات استخراج شده است. علاوه بر این شرایط رخداد انشعابات زین اسبی و هاپ عام و همچنین تاثیر آن ها در رخداد نوسانات تخفیفی در سیستم بررسی شده است. نتایج نشان دادند که میرایی چاه غیرخطی انرژی، تاثیر زیادی بر روی کارایی آن دارد. در ضمن با نزدیک شدن محل نصب جاذب به تکیه گاه ها احتمال رخداد پدیده نوسانات تخفیفی کاهش می یابد و پاسخ گذاری سیستم نیز طولانی تر می شود.

    کلیدواژگان: تیر دوسرگیردار، چاه غیرخطی انرژی، پاسخ مدوله قوی، نوسانات تخفیفی، صفحه فاز
  • صادق مطهر* صفحات 391-400

    گردآورنده های خورشیدی بدون پوشش با صفحه جاذب سوراخ دار از انواع گردآورنده هایی هستند که برای گرمایش خورشیدی هوا به منظور استفاده در سیستمهای تهویه مطبوع و خشک کن ها استفاده می شوند. عملکرد گرمایی این گردآورنده ها تابع عوامل مختلفی مانند قطر و گام سوراخ ها، سرعت مکش هوا و تابش خورشیدی است. با استفاده از مدل سازی می توان ارزیابی درستی از تاثیر هر کدام از پارامترهای مذکور بر عملکرد گرمایی گردآورنده بدست آورد. در این مقاله، با استفاده از مدل سازی انتقال گرما و موازنه انرژی در اجزاء مختلف گردآورنده نمونه با کاربرد پیش گرمایش هوای ساختمان، بازده گرمایی و دمای خروجی گردآورنده برحسب پارامترهای میزان تابش خورشیدی، سرعت مکش هوا، قطر و گام سوراخهای صفحه جاذب به دست آمده اند و اثر هر کدام از این پارامترها برآورد شده است. همچنین کارآیی تبادل گرمایی صفحات سوراخ دار به ازای سرعت مکش هوا، قطر و گام سوراخ ها برآورد شده است. نتایج نشان می دهد که افزیش سرعت مکش هوا و تابش خورشیدی باعث افزایش بازده گرمایی گردآورنده می شود. همچنین، افزایش قطر و گام سوراخ ها سبب کاهش عملکرد گرمایی گردآورنده می شود.

    کلیدواژگان: گردآورنده خورشیدی، صفحه جاذب سورخ دار، مدل سازی، عملکرد گرمایی، بازده گرمایی، دمای خروجی
  • مهتاب خلیلی فر، محمود جورابیان*، سید قدرتاللهسیف سادات، سید محمد شهرتاش صفحات 401-410

    شبیه سازی در حوزه زمان یک ابزار ضروری برای ارزیابی دینامیکی شبکه های قدرت است. در حال حاضر، پیچیدگی های زمان محاسباتی مانعی در بکارگیری این ابزار در تصمیم گیری های حوزه زمان واقعی است. در این مقاله، مهندسی در بکارگیری ابزار محاسباتی نرم افزار DIgSILENT برای تسریع در زمان تشخیص ناپایداری ولتاژ بلندمدت به عنوان اولین ابزار در سیستم تشخیص و جلوگیری از وقوع ناپایداری ولتاژ ارائه شده است. بدین منظور سه پارامتر اساسی در بکارگیری شبیه سازها که عبارتند از : پله زمان محاسباتی، پله زمان گزارش گیری و متغیرهای گزارش گیری مورد بررسی و زمان رسیدن به پاسخ (زمان ناپایداری) به ازای مقادیر مختلف آنها مقایسه شده اند تا مقادیر مناسب برای آنها ارائه شوند. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که معماری پیاده سازی شده برای شبکه تست Nordic32 در یک پردازنده متوسط، منجر به بیش از نود درصد کاهش زمان تشخیص نسبت به زمان واقعی ناپایداری می شود. این موفقیت در تسریع تشخیص زمان ناپایداری فرصت کاربر را در انتخاب و بکارگیری اقدامات اصلاحی افزایش می دهد.

    کلیدواژگان: نرم افزار شبیه ساز، ناپایداری ولتاژ، تسریع زمان محاسباتی، پله محاسباتی، متغیرهای گزارش گیری
  • حمید رادمنش*، حمید هادی صفحات 411-426

    با توجه به افزایش مصرف و قیمت انرژی، کاهش منابع سوخت فسیلی و افزایش نگرانی ها درزمینه مسائل زیست محیطی و گرمایش زمین، یافتن راهی به منظور تبدیل انرژی با راندمان بالا و اثرات زیست محیطی پایین ضروری است. پیل های سوختی به دلیل راندمان تولید توان بالا و اثرات زیست محیطی پایین فناوری های مناسبی برای تولید انرژی در آینده می باشند. در میان پیل های سوختی، پیل سوختی کربنات مذاب دارای دمای عملکرد و راندمان تبدیل انرژی بالایی است که این دمای عملکرد بالا منجر به سازگاری با سوخت های مختلف می گردد. از سوی دیگر می توان حرارت بالای تولیدی پیل سوختی را به منظور کاربرد های گرمایشی بازیابی نمود. هدف از این پژوهش مدل سازی و ارزیابی فنی، اقتصادی و زیست محیطی پیل سوختی کربنات مذاب در مقایسه با فناوری مرسوم و متداول میکرو توربین گازی است. با توجه به ارزیابی های انجام شده در توان های مختلف، راندمان تولید توان پیل سوختی به میزان 23% بیشتر از میکرو توربین گازی به دست آمد که این امر منجر به کاهش مصرف سوخت در پیل سوختی می گردد. ازلحاظ زیست محیطی مقدار دی اکسید کربن تولیدی در پیل سوختی و میکرو توربین به ترتیب 377 و 625 گرم به ازای کیلووات ساعت است که نشان دهنده 40% انتشار کمتر در پیل سوختی است. در ارزیابی اقتصادی، پارامتر های مختلفی نظیر مالیات بر کربن، قیمت سوخت و قیمت استک پیل سوختی بسیار تاثیر گذارند. با توجه به پیش بینی های انجام شده، با افزایش مالیات بر کربن در سال های آتی و همچنین کاهش هزینه فناوری پیل سوختی، این فناوری قابل رقابت با فناوری های متداول تولید توان نظیر میکرو توربین گازی می گردد.

    کلیدواژگان: پیل سوختی کربنات مذاب، میکرو توربین گازی، تولید هم زمان برق و حرارت، بهسازی داخلی غیرمستقیم
|
  • Seyyed Akbar Gholamian * Pages 1-18

    The project planning and control process is a complex task, including initial planning based on estimates and available resources, measuring progress and evaluating current programs, and undertaking corrective actions after the disruption. Disruptions in projects often occur due to the occurrence of random changes during the execution of activities. In this research, a model is developed to monitor the performance status of the critical and non-critical chains of the project in terms of buffer consumption index and also the calculation of the schedule performance index. Corrective action is required if warning signals predict possible future delays. The superiority of the method for determining the proposed precautionary reserve compared to the current and most commonly used critical chain methods for managing the project is illustrated by numerical examples and a case study. One of these advantages can be improved scheduling reliability through better allocation of buffer times and a decrease in the mean and variance of completion time delays for the output of the proposed method compared to other commonly used critical chain approaches. A robust project control model is based on integrating time management (critical chain) management and indicators of value management approach. The amount of precautionary consumption in critical and non-hazardous chains was investigated and analyzed. The results of the project management based on time-saving management showed that non-hazardous project chains also exacerbate the likelihood of delays if their precautionary consumption levels are at critical points.

    Keywords: Critical chain project management, Time buffer, Project Control, Earned value management
  • Hossein Ganadzadeh Guilani *, Allahyar Daghbandan, Mohammad Akbari Zadeh, Meysam Azadian Pages 19-33

    Study of vapor - liquid and liquid – liquid Equilibrium plays an important role in the design, optimization and control of separation processes. In this research phase equilibrium of binary systems (1-propanol, water and 1-propanol, ethyl acetate) also ternary systems (water, ethylene glycol, 2-ethyl 1- hexanol and water, ethylene glycol, 1- heptanol) using thermodynamic models of NRTL and UNIQUAC were studied. Also Adaptive Nero-Fuzzy Inference System (ANFIS) and group method of Data handling (GMDH-type neural network) were used for modeling of systems. The VLE graphs (temperature based on mole fraction of vapor-liquid phases) for binary systems and LLE graphs for ternary systems at various temperatures by thermodynamics models were drawn. Accuracy of thermodynamic models, ANFIS model and GMDH type-Neural Network for the binary and ternary systems studied and compared with experimental data. Comparison of results shows that NRTL models have good fitness with the experimental data and the minimum error is related to the ANFIS Statistical model.

    Keywords: VLE, LLE, NRTL model, UNIQUAC model, GMDH type-NN, ANFIS Structure
  • Mohammad Zarei Jaliani, Mohammad Sarshar *, Mohsen Babaei, Abdolmajid Ghasemi Pages 35-40

    The capacity loss of lithium ion batteries during charge/discharge cycles is one of the important parameters in the evaluation of these kind of batteries, so that battery lifetime is defined as the number of charge/discharge cycles until the battery capacity reaches to 70% of its initial capacity. Therefore, it is important to have a simple mathematical model which can easily predict capacity loss of lithium ion batteries with acceptable accuracy. In this study, capacity loss were measured experimentally for first 10 cycles of Samsung commercial lithium ion battery at three temperatures of 25, 35 and 45oC. Further, a semi empirical model has been introduced including power law concept for temperature and the square root of cycle number to predict the lithium-ion battery lifetime or capacity loss. The parameters of the model have been obtained based on square of error of the prediction of experimental capacity using Levenberg -Marquardt algorithm. Using this model, maximum charge/discharge cycle of the battry is calculated acceptably with less than 15% of error.

    Keywords: Capacity loss, lifetime, Lithium ion battery, Mathematical modeling
  • Morteza Asghari *, Shirin Gh. Lovineh, Mojtaba Raji Pages 41-49

    The Persian Gulf and its coastal areas are considered to be the largest source of crude oil in the world. On the other hand, the waste heat from the refining and petrochemical industries located around the Persian Gulf region can be used based on simple feed conditions for membrane distillation. Therefore, in order to improve the performance of this system in the desalination of Persian Gulf water and increase the flux of output, the mass and heat transfer model is simultaneously introduced into a membrane distillation system and validated with experimental data. The effect of different operating conditions such as feed temperature, vacuum pressure on the permeate side, feed concentration and heat transfer coefficient on the flux permeated have been investigated. Also, the effect of feed temperature on the temperature polarization phenomenon has been studied. The results showed that permeate flux increased with increasing feed temperature and heat transfer coefficient and decreased with increasing vacuum pressure and feed concentration. It was also found that the temperature increase would have an adverse effect on the phenomenon of temperature polarization.

    Keywords: Vacuum membrane distillation, Numerical simulation, Mass transfer, Permeate Flux, Temperature polarization
  • Parviz Darvishi * Pages 51-61

    In the present study, a numerical model has been utilized to investigate the effects of operating parameters on the performance of a proton exchange membrane fuel cell in co-current and countercurrent patterns. The model considers the three-dimensional governing equations involve continuity, momentum, mass, electrode kinetics and potential fields across the channel of fuel cell. The coupled equations of the proposed model are then solved using the finite element method. The simulation results were validated with previous reported experimental data. In the results obtained from the model, the effect of variables such as temperature, pressure and length of channel on the current density of electrodes and the amount of waste hydrogen have been studied. It was found that at constant voltage, increasing the temperature from 60 to 90°C, raises the current density by 19.4%. At similar conditions, an increase in pressure from 1 to 5 atm, improves the fuel cell current density by 26.9%. In addition, with voltage drop across the channel, hydrogen consumption increases.

    Keywords: Proton exchange membrane fuel cell, Modeling, Current density, Hydrogen waste
  • Amir Rahimi *, Faranak Hossinzadeh Saljooghi Pages 63-76

    Data Envelopment Analysis (DEA) is a powerful tool to evaluate the performance of decision-making units. Some of decision- making units consist of several parts or stages that make a network of sub-processes. Data Envelopment Analysis (DEA) is used to evaluate such type of units. Two different types of inputs (variable and quasi-constant inputs) are considered based on the framework of Network Data Envelopment Analysis. One of the characteristics of the quasi-consist input is that it is considered as the output of current stage, while it will be used as the input of the next stage. The network DEA can measure the independence between the two stages. The present study investigates its cost efficiency and returns to scale (RTS) as a two-stage process. Cost efficiency can use inputs, as well as their cost and values in order to calculate the efficiency. We investigate the cost efficiency of the stages and whole process, and we also determine returns to scale. One of the advantages of the models is the reduction of computational time. Green Supply Chain Management (GSCM) is an approach to improve environmental performance. GSCM will increase its economic and environmental performance. Hence, GSCM's assessment is very important for every company. One of the techniques which can be used to evaluate GSCM is Data Envelopment Analysis (DEA). In order to achieve our goals in this study, we use network Data Envelopment Analysis (DEA) to investigate 9 GSCM Iranian Drinking Company.

    Keywords: supply chain, Cost Efficiency, RTS
  • Rahman Zeynali, Kamran Ghasemzadeh *, Alireza Behrooz Sarand Pages 77-86

    Due to high energy consumption and pollution rate caused by fossil fuels, in the world, hydrogen has been considered by many researchers as a clean fuel. Therefore, process of hydrogen separation can also be very important in this regard. Among various methods of hydrogen separation, membrane processes have been proposed as one of the promising methods for hydrogen purification. One the other hand, among several hydrogen selective membranes, inorganic membranes have also been considered more applicable owing to their high temperature tolerance. Meanwhile, in 2014, graphene membrane was first introduced for hydrogen separation, which showed a high selectivity over other inorganic membranes. Therefore, in this research, the performance of graphene membrane is evaluated using a CFD based model and the impact of important operating parameters such as pressure, temperature, membrane surface area and membrane selectivity on its performance have been investigated. According to the model results, the graphene membrane (with a 7% error) has the best performance at 293 K, while by increasing temperature up 373 K, H2 / CO2 selectivity is decreased from 2800 to 200 and permeances of hydrogen and carbon dioxide are indicated 2*10-7 mole /m2.Pa.s and 1.5*10-10 mole / m2.Pa.s, respectively. On the other hand, increasing the pressure and surface area values also show negative effects on hydrogen selectivity of graphene membranes.

    Keywords: Graphene nano-composite membrane, Hydrogen separation, Modeling, Computational Fluid Dynamic
  • Masoud Esmaili *, Mostafa Sedighizadeh, Hesam Yarmohammadi Pages 87-100

    One of main problems of power systems with doubly fed induction generators (DFIG)-based wind farms is their capability of fault ride through (FRT) and output power fluctuations. If these generators provide considerable amounts of power, their outage can lead to system instability. According to the new needs of network codes, wind farms should remain in the network when a fault causes the voltage drop across the generator terminals. To solve this problem, the superconducting fault current limiter (SFCL) is used for limiting the fault current and superconducting magnetic energy storage (SMES) is used for injecting/withdrawing power to reduce power fluctuations. This article carries out the coordinated control of DFIG, SFCL, and SMES by employing the HBB-BC optimization algorithm. Its objective functions include minimization of the required storage core capacity, energy reduction, improvement of generators bus voltage, fault current limiting, reducing power fluctuations, and the generators angular velocity. Simulation results show the ability of this optimal controller in achieving the above indicated objectives.

    Keywords: DFIG (Doubly fed induction generator), FRT (Fault Ride Through), Stability, SFCL (Superconducting Fault Current Limiter), SMES (superconducting magnetic energy storage)
  • Negin Daneshpour * Pages 101-111

    In data warehouses , some of query responses are stored to accelerate the response time of analytical queries . Materialized views are the response of queries stored in data warehouses . Materialized views should be changed according to changes in basic relations . Different view maintenance expressions have been presented for maintaining materialized views. In this paper a new algorithm is presented to produce the improved view maintenance expression . The proposed algorithm consists of two parts . In the first part , the algorithm constructs a tree to reduce the number of accesses to big data sources and in the second part an improved view maintenance expression is presented according to the constructed tree and the amount of changes in data sources . Experimental results show that the improved view maintenance expression reduces the data warehouse maintenance time and the data warehouse maintenance cost in comparison with previous methods .

    Keywords: Data Warehouse, Incremental View Maintenance, Materialized View, View Maintenance Expression
  • Hossein Mahmoodi Darian * Pages 113-131

    In this paper an efficient method for defining multi-variable functions using expression templates for array computations in computational fluid dynamics simulations in C++ is introduced. The method is implemented using variadic templates which is a new feature in C++. One of the advantages of the method is its easy of use for users of computational fields. The user can define and use his own function with any number of input arguments without having knowledge of templates programming concepts. The present method may replace conventional expression templates in developing numerical libraries. For three different functions, including arithmetic operations and trigonometric functions, the efficiency of the proposed method for arrays of different sizes is compared with that of the conventional expression templates, two different C++ syntax and Fortran language. Furthermore, the performance of the method in terms of the compilation time and executable file size is demonstrated. A similar comparison on Graphic Processing Units (GPU) using CUDA is made and the efficiency of the method is shown. The results indicate that, for any array size, the present method has a very good performance in terms of computational time, compilation time and executable file size. Finally, as an application of the proposed method, a numerical simulation is done.

    Keywords: Expression templates, Variadic templates, C++, Graphics processing unit, CUDA
  • Saman Keshvari *, Hassan Naderi, Majid Ghayoori Sales Pages 133-154

    By increasing the speed of data generation, need to process, store and analyze of Big Data becomes increasing. Related work has been done to create real-time data warehouse, but according to current unstructured data in Big Data, data warehouse with the old structure, it doesn't answer new management requirements of this type of Data. Recently, Data Lake has been proposed for unstructured data (with BASE properties). However, existence of important structured data (with ACID properties) and less sensitive unstructured big data on the other hand, causing new problems in the management of Big Data by using of this methods. In this paper we will offer a solution which is able to store structured data and unstructured data simultaneously and it can response to user’s queries in real-time. As one of the important results of this research, after comparing the data warehouse and Data Lake concluded that the lake is not a replacement for a data warehouse, and data warehouse has particular use, especially in financial data; because the data warehouse compliance ACID theory, and Data Lake cater requirements of BASE theory.  The raised idea in this paper has three main advantage: 1- Simultaneous use of data warehouse and Data Lake to meet the needs of the organization data with the benefits of them. 2- Separating new data from old data to achieve real-time. 3- Development parallelism, thus synchronization loading data and query processing to reduce the cost of time.

    Keywords: Big Data, NoSQL Databases, Data Lake, Real-Time, Data Tarn
  • Salimeh Ziaadini *, Mina Abaraghi Pages 155-162

    Most Datasets related to data mining and machine learning contain data with missing values. How to deal with missing values and to provide solutions based on estimating missing values lead to a very important issue in the field of machine learning and data mining. Among data mining algorithm, the C4.5 algorithm has been used repeatedly because of performance being used in various applications and also ability in working and estimating missing values in data sets. Researchers have presented various methods for deal with missing values and estimating it’s amount in a C4.5 data sets which any of their method causes an increase in accuracy of decision tree and there for produce a more effective and efficient decision. In this paper, for estimating missing values in data sets, at the first, we review the previous methods then the proposed approach as a displacement properties method and in the end the accuracy of proposed methods for deletion and average will be comparing.

    Keywords: Data Mining, Missing Values, C4.5 Algorithm, Dataset, Decision Tree
  • Alireza Ebrahimi, Abbas Dideban *, Reza Keypour Pages 163-173

    Optimal operation of hybrid energy systems has been motivated in developed countries, by decreasing operation costs and pollutions, and increasing use of renewable energy resources. This paper presents a new energy management scheme for utilization of batteries and diesel generators, to decrease operation costs and pollutions, while increase reliability simultaneously. The capacity of the system components is firstly optimized by HOMER software. Then, diesel generator capacity is optimized by particle swarm optimization (PSO) algorithm, taking into account the environmental and outage costs. In the proposed control strategy, due to the variation of power generation and power consumption in hybrid systems, different charge / discharge limits are applied for each hour of the day, instead of conventional fixed upper and lower bands for the state of charge (SOC) of battery. The results show the effectiveness of the proposed strategy on reducing the cost of power generation, the reliability and the environmental issues.

    Keywords: Hybrid Energy Systems, Renewable Resources, Annual System Cost, PSO, Reliability
  • Faezeh Mirzaei *, Ali Akbar Pouyan, Saeedeh Ferdosi Pages 175-190

    Due to difficulties in formal implementation of swarm robotic systems, controlling software of such systems is developed in an ad-hoc manner and with trial and error. So, it is hard to reuse these systems for other similar problems. Moreover, testing, analyzing and verifying the correctness of the controller are difficult too. There is no guarantee that the implementation matches the specifications. To address these problems, supervisory control theory as a formal approach is suggested. In this paper, probabilistic and timed supervisory control theory (ptSCT) is implemented on ARGoS platform in swarm robotic. The proposed approach automatically calculates ptSCT, and then generates the equivalent controlling software codes. The generated controlling software can be used for both simulation and running on real robots without any changes. For comparison purposes, two tasks namely obstacle avoidance and synchronization of robots are designed using both SCT and proposed ptSCT. The approach is successfully validated in both tasks using up to 64 E-Puck robots. The experimental results show the advantages of the ptSCT, in terms of simplicity, reusability, and automatic code generation.

    Keywords: Swarm Robotics, Probabilistic, Timed Supervisory Control Theory, Obstacle Avoidance Task, Synchronization Task, ARGoS Platform
  • Mohammadreza Farsi, Khalil Monfaredi * Pages 191-197

    In this paper, a second order sigma delta modulator is presented that is suitable for medical applications. Using the amplifier and comparator circuits with low power consumption, which are utilized in integrator and comparator, respectively, the power consumption of this modulator has significantly decreased; as one of essential requirements for medical devices. SNDR of the proposed modulator is obtained 102.44 dB which is equal to 16.72 bit implying a high accurate structure. System level analysis and circuit level simulation of the modulator are performed at Matlab and Cadence software, respectively. 180nm CMOS technology is utilized for simulation of the circuit. Comparing the proposed Sigma-Delta modulator with similar works reveals the superior performance of this proposed architecture considering the power consumption and accuracy. In order to accomplish a comprehensive comparison and achieve an overall insight into the performance of the circuit a figure of merit (FOM) is presented including modulator's total power consumption, effective number of bits and bandwidth.

    Keywords: sigma delta modulator, 2nd order, low power consumption, signal to noise ratio, high accuracy
  • Sahar Sadeghi, Ali Maleki * Pages 199-207

    The canonical correlation analysis (CCA) is one of the most widely used frequency recognition methods in steady-state visual evoked potential (SSVEP)-based brain computer interface systems. Although the CCA is often associated with good results, but if stimulation frequencies have harmonic relation, this issue will challenge this method. In this paper, the modified CCA method has been proposed that can solve this problem by adding a post-processing step in the standard CCA. For this purpose, visual stimulus ranged from 6-16 Hz with an interval of 0.5 have been generated using Matlab and the psychophysics toolbox. The SSVEP signal was recorded from ten subjects via one electrode placed at Oz. According to the proposed method, after applying CCA and determining the frequency corresponding to the maximum correlation, the difference between the correlation associated to this frequency and the correlation of the corresponding harmonic frequency is calculated. Then, the frequency is recognized by comparing the obtained value with the threshold. The threshold is determined based on the data of each subject during the offline analysis. For eight-second time window, the average recognition accuracy of the standard CCA with choosing two harmonics in constructing the reference signal (N=2) was 74%, while the corresponding value of the proposed method was 81%. Correspondingly, the accuracy was increased from 78% to 83% for four-second time window. For wide frequency range, the proposed method has been able to improve the frequency recognition accuracy compared with the standard CCA, by reducing harmonic recognition error.

    Keywords: Brain-computer Interface, Steady-state Visual Evoked Potential, Canonical Correlation Analysis
  • Zahra Hazrati Moghim *, Ali Kheyroddin, Hosein Naderpour, Hossein Rahmani Pages 209-219

    The high cost and time of implementation of the bridgeworks necessitate the optimization in the structural design. The optimization can extensively reduce the used steel, reinforcement, concrete and the time of doing project. In this study the effect of design elements in optimization of a bridge have been investigated. By definition of cross section geometry, strength of material, location and number of pre-stressing cables as variable and also using Cuckoo algorithm, the best value of variables are selected and the best geometry of cross area is choice. These variables in fact are calculated based on two regulations AASHTO LRFD-2015 and standard 2002 and the results are compared. The results show that the weight minimalist and economic plan are not depended directly because of the effect of concrete, steel and pre-stressed cables and also the high strength concrete used in long bridge span. Finally, for comparison of the bridge span effect, the optimization is carried out for different lengths from 30 to 70 based on the pointed regulations in above and the results are compared

    Keywords: Optimization, Bridge deck, concreat, prestressed, Cuckoo algorithm
  • Behnam Aghebati, Yasser Sharifi * Pages 221-234

    Plate elements is one of the most important parts of structures specially ships and offshores structures. Pitting corrosion is one of the most important types of deterioration of steel structures. There have been many losses of the merchant vessels due to exposure to large environmentally induced forces. Residual strength assessment of damaged structures subjected to pitting corrosion is essential. Present study investigates the ultimate strength characteristics of plate elements with pit corrosion subjected to axil compressive loads. A series of ABAQUS non-linear FEM analysis of plates with partial depth corrosion pits are carried out, changing geometrical attributes of both pits and plates, i.e., the radius and depth of pits and the slenderness of plates. Simulation results show that the volume of corrosion loss, yielded stress, the loaded dimension have a remarkable influences than the depth and radius of corrosion pits on the ultimate strength of damaged steel plate elements by pitting corrosion.

    Keywords: pitting corrosion, Ultimate strength, volume of corrosion, axial compressive stress
  • Vahed Ghiasi *, Mobin Moradi Pages 235-245

    The most extensive application of raft foundations, with pile when the raft alone can be enough resistance against the incoming load, to avoid large settlements of foundation, prevents the formation of differential settlement, pile group under the raft has been used. In this study, foundation deformation, maximum, average and differential settlements of foundation in piled-raft foundations systems under static loading in sandy soil using finite element modeling to various arrangements of piles and different composite systems regarding connection of raft and piles, has been studied and analyzed. The design of a pile group is usually based on a high safety of factor for the piles and the main design criterion is the group's load capacity. Plaxis 3D foundation finite element software version 1.6 is used to model piled-raft systems. Obtained results indicates that using the connected and disconnected piles as combined leads to very appropriate combined system performance on reduction the maximum and differential settlement of raft foundation.

    Keywords: Numerical modelling, Settlement of raft, Piled-raft foundations, Hybrid Systems
  • Seyed Ali Razavian Amrei *, Farzam Alidoost Abadikhah, Ramin Jafari Pages 247-266

    Human progress on prediction of the time and place of release the energy and movement of the inner layers of the earth for prevent of the disaster can be cuased by an earthquake, has been very little. So now the only practical way to deal with this natural phenomenon is the pridicting of damages and then equipping and preparing to reduce the losses and casualties of it. Generally, the purpose of this study was to assess the seismic losses of structures in Hamedan to estimate the vulnerability in order to increase safety and improve conditions .This study, using informations gathered by the Statistics and Information Technology Organization of Hamedan Municipality -like type of structures, number and size of floors, population of each regions, soil types and etc.- and is implemented with the HAZUS method and the risk analysis software ''SELENA ver 6.0". In this method, for calculating the seismic performance of structures, the demand curve of various structures with different damping effects and the response curve based on soil type are crossed together.The outputs of this research include damaged area by the type of structures, probable loss of life and damage to property inflicted by the design earthquake of Iranian Seismic Code (Standard 2800). The results of the analysis indicate that the prediction of the average damage ratio of Hamedan in areas 1, 2, 3 and 4 is 17.9, 16.1, 19.8, 14.4 percent, respectively, and the average damage ratio is 18 percent. GIS 10.2 was used for illustrate the results.

    Keywords: Risk, Hamedan, Selena, Earthquake, damage
  • Ghorban Mahtabi *, Mitra Mollazadeh, Farzin Salmasi Pages 267-278

    One of the most important problems of irrigation networks is damage to the concrete's canal, which resulted from uplift forces in many cases. The uplift force is created due to the lack of control of the hydrostatic pressure of groundwater on the side wall and the bottom of the canal. The aim of this study is to investigate the position and dimensions of weep hole in the floor and side walls of the concrete channel and its effect on the of reverse leakage flow, uplift forces and hydraulic gradient in different levels of groundwater. For this purpose, a concrete channel with hypothetical geometry over the permeable foundation was simulated by Seep/W software. The variables of the study included dimensions and different positions of weep hole under three different levels of groundwater.The results showed that in all dimensions of weep hole, increasing groundwater depth increase the linear reverse leakage flow rate into the concrete channel and the exist hydraulic gradient. Also, in all weep holes, increasing the diameter reduces the uplift force. If two weep holes are used, the reverse leakage flow into the canal and the uplift forces are respectively more and less than a weep hole. In other words, the placement of two weep holes at positions N=6 and 7 showed a good performance in terms of uplift forces and inverse leakage flow. If two weep holes were placed in positions N=2 and 3, it had the best performance in terms of the exist hydraulic gradient.

    Keywords: Exist hydraulic gradient, Reverse seepage discharge, Uplift force, Seep, W, Weep hole
  • Hadiqe Mohammadi, Abolfazl Akbarpour *, Ali Bagheri Pages 279-298

    Increased use of groundwater resources in arid regions , thereby growing the economy, especially in agriculture , has led to a worsening trend of the aquifer. Thus, a logical and systematic framework for decision- making principles for allocating water resource limit is needed , so as to provide effective and desirable community needs and economic growth will result. This paper uses a conceptual model of the relationship between economic activity in the region of Birjand plain water sources were identified using a systematic approach and the Vensim software environment was simulated . Then, to model different policy packages under six different scenarios were considered and the amount of water volume and rate of value added in alternatives was compared . The results showed that the trend in the state of the economy ( value added) and groundwater resources will worsen. Also, if the water volume does not change and the value added is greater, Also, if the water resources volume does not change and the value added of regional increases. Should initially be invested in non-water based economic activities such as mines and non-water based industries. But it will be realized that while the primary sources of economic activities there are.

    Keywords: Systems Thinking, Groundwater, Birjand Plain, Economic Activity, Vensim
  • Mojtaba Mokhtarian Asl *, Aref Alipour Pages 299-310

    Performance prediction of the tunnel boring machine (TBM) is one of the crucial issues for estimating excavation costs and construction time of tunnel projects. TBM performance highly depends on an achieved penetration rate. The aim of this study is to develop TBM penetration rate prediction models using Response surface method (RSM) and then to compare the results obtained from various meta-heuristics optimization techniques including Differential Evolution (DE), Hybrid Harmony Search (HS-BFGS) and Grey Wolf Optimizer (GWO). To achieve this aim, the database uniaxial compressive strength (UCS), intact rock brittleness (BI), the angle between plane of weakness and TBM driven direction and distance between planes of weakness are assembled by collecting data from Queens water tunnel project. According to the results, it can be said that the proposed model is a useful and reliable means to predict TBM penetration rate provided that a suitable dataset exists. From the prediction results the squared correlation coefficient (R2) between the observed and predicted values of the proposed model was obtained 0.939, which shows a high conformity between predicted and actual penetration rate. The performance of different predictor models controlled by Mean Absolute Percentage Error (MAPE), Route Mean Square Error (RMSE), Variance Absolute Relative Error (VARE), Variance Account for (VAF) and Correlation Coefficient (CC). Response surface method based model with higher VAF and CC as well as lower MAPE, RMSE, VARE will show better performance.

    Keywords: Tunnel Boring Machine (TBM), Penetration rate, Response surface method (RSM), nonlinear prediction models
  • Payam Tarighi *, Omid Kheyri Namin, Mohammad Ali Kafi Pages 311-320

    One of the effective parts in providing the hard rigid connections of the beam to the column is continuity plates in the connections panel zone. The continuity plates in providing the connection hardness and its suitable operation play key role. Using continuity plates in the H columns is performable easily but in the box columns since of closing the cross section, its connection had problem. For this reason some times the flows of the steel structures prevented of using them. Installing internal continuity plates is a difficult fabrication task and also a costly procedure, and therefore researchers have tried to improve this type of connection not only by improving the connection details in the presence of internal continuity plates, but also by avoiding internal continuity plates and providing new load paths via external features. In this study to evaluate the performance of the U plates as external continuity plates of box column under cyclic loading. The results showed that in proposed connection with small dimention the plastic hing location is in the beam and stress of the column remains in the elastic limit, but proposed connection with medium and large dimention the plastic hing location is in the column. Therefor the medium and large connection strengthend whit rib plates. The rib plates in the proposed connection caused the plastic hing location is in the beam and the hysteresis curve is regular and stable.

    Keywords: Box Column_Moment Resistant Frame_External Continuity U Plates_Rib Plates
  • Hamid Saberi *, Vahid Saberi, Ali Kheyroddin, Saed Habibzadeh, Hamidreza Mirzayi Pages 321-336

    The current research investigated parameters affecting cyclic behaviour of perforated core buckling restrained braces (PCBRB) (e.g. section thickness, materials and geometry of core holes). In the current research, modelling and numerical analysis of 8 specimens of PCBRBs were performed using ABAQUS software under cyclic load. A reference specimen with a thickness of 10 mm modelled and validated exactly based on laboratory specimen, 4 specimens by changing core thickness, 2 specimens by changing core geometry and 1 specimen by changing core material used. Results indicate that by increasing thickness, an increase will be seen in bearing capacity. Due to more hardness, the model with thickness of 15 mm bears a greater force, but for having less ductility, it has a higher resistance drop at tensile region. The model with circular holes performs the best. In comparison to models with elliptic and rectangular holes, this model buckles very later in the pressure zone and it has a higher bearing capacity and energy dissipation. The model with rectangular holes in the core has a low performance; in a way that in the pressure zone of hysteresis curve its performance does not even reach to half of the bearing capacity and ultimate strength of the model with circular core geometry. Aluminium core brace bears less force during loading in contrast to steel core brace, but this shortage is compensated for by later local buckling in the pressure zone.

    Keywords: Perforated core buckling restrained brace, Cyclic loading, Numerical analysis, ductility, Ultimate strength
  • Davood Toghraie Semiromi *, Shirin Mirforoughi Pages 337-350

    This paper focuses on the study of Laminar mix convection heat transfer of water-AL2O3 and water-CuO nanofluids whit temperature and nanoparticles concentration dependent thermophyscical properties in a rectangular shallow cavity was investigated numerically. Upper movable lid of the cavity was at a lower temperature compared to the bottom wall. Simulations were performed for Grashof numbers of 104 for Richardson numbers from 0.1 to 4.5, and nanoparticle volume fraction of 0.01-0.04. The two-dimensional governing equations were discretized using a finite volume method and SIMPLE algorithm. The model prediction for very low solid volume fraction were found to be in good agreement whit earlier numerical studies for a base fluid. It is shown that under a wide range of volume fraction of nanoparticles and different Richardson number, the enhancement of heat transfer will be evaluated. The Reynolds number varies due to variation of the Richardson number. Heat transfer was elevated by increasing the concentration of nanoparticles additionally. In this paper investigated the role of nanofluid variable properties in differentially heated enclosures and found that the prediction of heat.

    Keywords: Nanofluids, mix convection, shallow cavity, Variable properties, numerical solution
  • Esmaeel Rahimpour, Bahman Vahidi *, Zahra Mollahoseini Pages 351-359

    In order to accurately predict the cellular response, it is necessary, along with other factors, to consider the effect of the cell spreading on the substrate. Also, the core tensions, due to the cell spreading, play a crucial role in the fate of a stem cell. Therefore, the exact prediction of these tensions is of particular importance. The effect of the strain stiffening of a mesenchymal cell, in a two-dimensional model, was investigated numerically using finite element method, by exerting a time function displacement, to the cytoplasm boundary. Utilizing Schwartz-Christoffel transformation, a model for cell-spreading was proposed that can be used to achieve accurate cellular responses. Three different models are considered. In the first model, the cell is treated as a non-alive material. That is, the mechanical properties remain constant on the substrate. Two other models, the linear and exponential strain-stiffening, are active models. By comparing the results of these models with the experimental results, it was found that the assumption that the cell is inactive departs the response from the exact amount. Therefore, considering the cell’s living nature, in both linear and exponential models, leads to more similarity of the results, both the tension value and the slope of the variations, with the experimental observations. Furthermore, by increasing the amount of the cell spreading, the difference in the amount of the nucleus stress in active models with the inactive model increases, so that the predicted tension by the linear model reaches 2.3 times that predicted by the non-alive model.

    Keywords: cell spreading, strain stiffening, finite element method, stem cell, Schwarz-Christoffel
  • Rasul Mohebbi * Pages 361-373

    In this paper, natural convection heat transfer in a closed square cavity with a hot triangular obstacle at temperature TH simulated by Finite Element Method. The top and the bottom walls are insulated while the left and the right walls are maintained at a constant temperature Tc (TH> Tc). The used method is validated against the existing numerical results and an excellent agreement between the results was found. The flow is assumed to be two-dimensional and air is chosen as a working fluid. The effect of different parameters such as Rayleigh number (Ra =103, 104, 105, 106), different position of obstacle inside cavity (H=L=0.1, 0.4, 0.7) and different angle of obstacle (θ'=00, 900, 1800, 2700) at different aspect ratio (AR =0.2, 0.4, 0.6, 0.8) on fluid flow and heat transfer inside the channel are investigated. The results showed that by increasing the Rayleigh number and increment of aspect ratio, the rate of heat transfer is increased. Also, enhancement the distance of obstacle from left and bottom walls of cavity, lead to decrement rate of heat transfer and the maximum values of mean Nusselt number are shown respectively at angles of 0, 90, 270, 180 degrees.

    Keywords: Triangular Obstacle, finite element method, Natural convection, Square Cavity
  • Ali Ebrahimi Mamaghani *, Hoda Sarparast Pages 375-390

    Annihilating of unwanted vibrations of mechanical systems is one of the necessary requirements of designers over years. This current paper investigates dynamical behavior of a clamped-clamped beam attached to a Nonlinear Energy Sink (NES) under the harmonic force with different amplitudes. The nonlinear absorber consists of a linear damper and an essentially nonlinear stiffness. The considered system is a simple model of offshore structures subjected to the external fluid flow. In order to simulate the primary system, Euler-Bernoulli beam theory has been applied. Occurrence of Strongly Modulated Responses (SMR) under sinusoidal load reflects the efficiency of the absorber. Analytical approach (complexification-averaging method) and numerical solution (Runge-Kutta method) are applied for comparison and validation of the results. The boundaries of occurrence of Saddle-node and Hopf bifurcations and relaxation oscillations are obtained. The results show that the NES damping has substantial influence on the NES performance. Furthermore, by approaching the NES location to the beam supports, the probability of occurrence of the SMR decreases and the transient responses of the system lasts longer.

    Keywords: clamped-clamped beam, nonlinear energy sink, strongly modulated responses, relaxation oscillations, phase plane
  • Sadegh Motahar * Pages 391-400

    Unglazed transpired solar collectors (UTCs) are solar air heating collectors that used for preheating air in ventilation systems or producing hot air for drying systems. Thermal performance of UTCs is a function of various parameters including incident solar radiation, air approach velocity, diameter and pitch of perforations. Modeling predicts the thermal performance of UTCs over a wide range of design and operating conditions. This paper presents the details of modeling for UTC using heat transfer expressions for the collector components and energy balances. The effects of key parameters on the performance of a UTC were studied by varying the approach velocity, solar radiation, diameter and pitch of perforations and finding their influence on collector thermal efficiency, heat exchange effectiveness and outlet air temperature. Results showed that the UTC thermal efficiency increases by increase in solar radiation and approach velocity, but the efficiency decreases by increasing plate hole diameters and pitch.

    Keywords: solar collector, transpired plates, Modeling, thermal performance, thermal efficiency, outlet temperature
  • M KH, S. Mohammad Shahrtash Pages 401-410

    Time domain simulation is an essential tool for dynamic security assessment in power system stability studies. Today, computational complexity is the concern that limits online applications of time domain simulation results. This paper proposes an engineering procedure for the use of computational time domain tools for acceleration in the time of estimating voltage instability time. For this purpose, three key parameters in the computational burden which are the computational time step, the reporting time step, and the number of reporting variables are investigated and the results of estimation time are compared for different values of these parameters. The results by an average processor have been shown that implementation of proposed procedure for Nordic32 can lead to a reduction in estimation time more than ninety percent of the instability detection time compared to the real instability time. This achievement gives the operator more time to decide, select and execute appropriate remedial actions.

    Keywords: Simulation Tool, Voltage Instability, Accelerating computational time, Computational time step, Reporting variables
  • Hamid Radmanesh * Pages 411-426

    Given the increased consumption and energy costs, the reduction of fossil fuels and the growing concern for environmental issues and global warming, finding a way to convert energy with high efficiency and low environmental impact is essential. The purpose of this study is to model and evaluate the technical, economical and environmental aspects of the molten carbonate fuel cell compared to the conventional technology of micro turbine gas. According to the estimates made in various capacities, the fuel efficiency of the fuel cell was 23% higher than that of the micro turbine, which would reduce fuel consumption in the fuel cell. In terms of the environment, the amount of carbon dioxide produced in a fuel cell and micro turbine is 377 and 625 grams per kilowatt-hour, which represents 40% lower emissions in fuel cells. In the economic evaluation, various parameters such as carbon taxes, fuel prices and fuel cell stack costs are very influential. According to forecasts, with increasing carbon taxes in the coming years and lowering the cost of fuel cell technology, this technology can be exploited by conventional power generation technologies such as gas micro turbines.

    Keywords: fuel cell, Microturbine, Heat