فهرست مطالب

مکانیک سازه ها و شاره ها - سال نهم شماره 1 (بهار 1398)
  • سال نهم شماره 1 (بهار 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/03/11
  • تعداد عناوین: 20
|
  • روح الله طالبی توتی*، کمال الدین ناصری نژاد صفحات 1-13
    پژوهش حاضر، به پاسخ اجباری یک تیر دوبل با لایه ی میانی ویسکوالاستیک تحت اثر عبور دو نیرو با شتاب و سرعت اولیه ی ثابت می پردازد. نیروهای عبوری، نیروهای محور عقب و جلوی یک خودرو می باشند و دارای مقادیر متغیر در شتاب های مختلف هستند. از معادلات تیر اویلر- برنولی برای تیرها و از مدل وینکلر برای لایه ی ویسکوالاستیک استفاده شده است. پس از استخراج معادلات، با استفاده از بسط مودال و تعامد مودها، پاسخ دینامیکی به دست آمده است. نمودارهای خیز نقطه ی میانی هر دو تیر در شتاب های مختلف و به ازای مقادیر مختلفی از ضریب میرایی و سفتی لایه ی ویسکوالاستیک به دست آمده و بررسی شده اند. پژوهش حاضر با مقایسه با کار دیگر پژوهشگران اعتبارسنجی شده است. بررسی نمودارها نشان می دهد که اثر ضریب میرایی در خیز نقطه ی میانی تیر فوقانی ناچیز و بر خیز این نقطه در تیر تحتانی قابل توجه است. افزایش سفتی لایه ی ویسکوالاستیک منجر به کاهش اثر ضریب میرایی بر خیز نقطه ی میانی تیر دوبل، کاهش خیز نقطه ی میانی تیر فوقانی و افزایش این خیز در تیر تحتانی می شود. افزایش شتاب بر رفتار کلی منحنی خیز تیر دوبل تاثیری ندارد. در شتاب های بالاتر، افزایش سفتی با شدت کمتری منجر به کم شدن اثر ضریب میرایی می گردد.
    کلیدواژگان: بار متحرک، تیر دوبل، لایه ی ویسکوالاستیک، خودرو، شتاب ثابت
  • حسین صفایی فر، انوشیروان فرشیدیانفر* صفحات 15-26
    میراگر ضربه ای زنجیره ذرات خطی نوعی از میراگر ضربه ای است که جرم های ضربه ای به صورت یک زنجیره در امتداد یک خط راست قرار می گیرند. این میراگر یکی از انواع میراگرهای ضربه ای چند جرمی می باشد که عملکرد آن از عملکرد میراگر ضربه ای تک جرمی بهتر می باشد. پژوهش های انجام شده در خصوص عملکرد میراگر ضربه ای زنجیره ذرات خطی تاکنون عمدتا به صورت عددی و آزمایشگاهی بوده است. علاوه بر این تاکنون در خصوص نوع چیدمان جرم ها در این میراگر پژوهشی انجام نشده است. در این مقاله بررسی تحلیلی عملکرد میراگر ضربه ای زنجیره ذرات خطی صلب در تحلیل ارتعاشات آزاد یک سیستم یک درجه آزادی به صورت پارامتریک انجام شده است. به این منظور، اثر پارامترهایی چون تعداد جرم، نسبت جرمی، فاصله خالی، ضریب بازگشت و نوع چیدمان جرم ها بر عملکرد میراگر مورد بررسی قرار گرفته است. برای بررسی اثر چیدمان جرم ها، دو نوع میراگر ضربه ای سه جرمی و پنج جرمی در نظر گرفته شده است. چیدمان های مورد بررسی به صورت چیدمان یکنواخت، هشتی، خطی و لوزی می باشد. پس از بررسی مشخص شده است که کارآیی چیدمان لوزی از دیگر چیدمان ها بهتر است.
    کلیدواژگان: مطالعه پارامتریک، میراگر ضربه ای، زنجیره ذرات خطی قطر متغیر، چیدمان هشتی، چیدمان لوزی
  • سید حسین رضی موسوی، مجتبی محزون*، محمدحسن کدیور، حسین محمدی صفحات 27-43
    در این مقاله برای تحلیل دینامیکی پروسه اتوفریتاژ و تعیین تنش پسماند و رفتار هنگام اعمال فشار کاری، از روش عددی استفاده شده است. ابتدا معادلات دینامیکی استخراج شده سپس معادلات حاصل براساس روش تفاضل محدود به معادلات گسسته تبدیل گردیده است. از معادلات دیفرانسیل حرکت، با توجه به هندسه و شرایط مرزی انتگرالگیری شده، سپس با استفاده از قضیه گوس انتگرال روی سطح با انتگرال روی محیط جایگزین گردیده است. پس از آماده سازی معادلات گسسته، با استفاده از برنامه نویسی C++/C برنامه عددی به روش صریح لاگرانژی آماده شده است. پس از آن، تاثیر بارگذاری گذرا و هندسه با استفاده از انتشار امواج تنش الاستوپلاستیک در مواد مدرج تابعی در پروسه اتوفریتاژ مورد بررسی قرار گرفته است. تنش پسماند ایجاد شده در اثر اعمال فشار داخلی در سیلندرها باعث تغییر ظرفیت باربری خواهد شد. نتایج برای مواد مدرج تابعی که تغییر خواص مکانیکی این مواد به طور پیوسته و تابعی تغییر می کند، متفاوت خواهد بود. بی بعدسازی در تحلیل دینامیکی در راستای شعاع برخلاف تحلیلهای استاتیکی تابع پارامترهای دینامیکی بوده و براساس تغییر اندازه هندسی پاسخهای متفاوتی را آشکار می سازد.
    کلیدواژگان: مواد مدرج تابعی، اتوفریتاژ، استوانه جدار ضخیم، حل عددی گذرا، امواج تنش الاستوپلاستیک
  • علی خرم*، محمدرضا رزازان، عبدالحسین جلالی صفحات 45-54
    در سال های اخیر، فرآیند سوراخ کاری لیزری به عنوان یکی از روش های موثر برای سوراخ کاری ریز قطعات با دقت بالا، زمان کم و نسبت طول به قطر بالا در صنایع گوناگون به ویژه صنعت هوافضا مورد استفاده قرار گرفته است. جهت بهبود کیفیت فرآیند سوراخ کاری، شناسایی پارامترهای فرآیند و بررسی تاثیر آن ها بر روی مشخصه های خروجی سوراخ لازم است. در این پژوهش فرآیند سوراخکاری لیزری Nd:YAG به روش چند پالسی بر روی سوپرآلیاژ Hastelloy X انجام گرفت و تاثیر پارامترهای فرآیند شامل فرکانس لیزر، عرض پالس و زمان نگهداری پرتو بر روی مشخصه های هندسی سوراخ (قطر سوراخ در قسمت ورودی و خروجی، دایره ای بودن سوراخ در قسمت ورودی و خروجی و زاویه مخروطی سوراخ) مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان می دهد با افزایش فرکانس لیزر، میانگین قطر سوراخ در قسمت ورودی و خروجی افزایش یافته اما میزان دایره ای بودن در قسمت ورودی و خروجی کاهش می یابد و همچنین زاویه مخروطی شدن سوراخ نیز کمتر می شود. با افزایش عرض پالس، میانگین قطر در قسمت ورودی و خروجی و دایره ای بودن سوراخ در قسمت ورودی و خروجی به ترتیب افزایش و کاهش می یابند. همچنین میزان مخروطی شدن سوراخ با افزایش عرض پالس کاهش می یابد. با افزایش زمان نگهداری پرتو، میانگین قطر سوراخ در قسمت ورودی و خروجی افزایش یافته اما میانگین دایره ای بودن ورودی و خروجی سوراخ کمتر شده و زاویه مخروطی سوراخ کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: سوپرآلیاژ Hastelloy X، سوراخ کاری لیزر، لیزر Nd:YAG، مشخصات هندسی سوراخ
  • مسعود افروشه، جواد مرزبان راد* صفحات 55-69
    سازه های جدار نازک یکی از بهترین جاذب های انرژی در بارگذاری های ضربه ای بوده که به شکل های مختلف ازجمله لوله های استوانه و پروفیل های مربعی و به روش های مختلف مانند بارگذاری محوری و مایل موردمطالعه قرارگرفته است. این سازه ها در صنایع مختلفی مثل هوافضا، ریلی و حمل ونقل جاده ای استفاده می شود، خصوصا در خودرو برای کاهش صدمه به سرنشین در تصادف کاربرد دارد. در جهت بهبود عملکرد ضربه پذیری سازه، یکی از پارامترهای مهم نیروی بیشینه عکس العمل در جاذب است که به بخش های بعدی خودرو و نهایتا به سرنشین وارد می شود. در این تحقیق سعی شده است جهت آزمون های تجربی از لوله های آلومینیومی ساخته شده از آلیاژ فوق سبک AA7075 با خاصیت جذب انرژی بالا استفاده شود. با در نظر گرفتن روابط تشکیل لولای پلاستیک در مقاطع جدار نازک، هندسه ای پیشنهادشده که با ترکیب شدن بارگذاری محوری و بارگذاری مایل بتوان نیروی بیشینه را بهتر کنترل کرد. با تغییر در هندسه سر لوله به فرم شیپوری، پس از انجام آزمون های تجربی و تطابق نتایج شبیه سازی های اجزای محدود، مطابق روابط تحلیلی ارائه شده تاثیر این قوس سبب 30% کاهش نیروی بیشینه اولیه شده و همچنین اثر پارامترهای هندسی نیز مورد بررسی قرار گرفته است. در این خصوص نیز نتایج قابل قبولی جهت کنترل نیروی بیشینه حاصل شده است. با تغییر ارتفاع قوس به دو برابر و نصف، نیروی بیشینه اولیه به ترتیب 15% افزایش و 20% کاهش داشته است.
    کلیدواژگان: آلومینیوم AA7075، بارگذاری ضربه ای، عملکرد ضربه پذیری، نیروی بیشینه، هندسه لوله
  • توحید میرزابابای مستوفی، هاشم بابایی* صفحات 71-83
    در این تحقیق، از یک فرآیند شکل دهی نوین به نام روش انفجار مخلوط گازها برای تغییر شکل بزرگ ورق های نازک مستطیلی آلومینیومی با روکش پلیمری استفاده شده است. بر اساس این ایده جدید، یک مجموعه آزمایش روی رفتار پلاستیک ساختارهای دولایه فلز-پلیمری با هدف افزایش آستانه تحمل بار دفعی انجام شده است. در این ساختارها، از روکش پلیمری پلی اوره با ضخامت های مختلف 3 و 4 میلی متری به عنوان یک لایه تقویت کننده برای ورق های آلومینیومی استفاده شده است. در این سری از آزمایش ها، اثر ضخامت لایه های عقبی و جلویی بر رفتار ساختار دولایه فلز-پلیمری تحت پنج بار دفعی مختلف موردمطالعه قرارگرفته است. نتایج تجربی نشان داد که افزودن روکش پلیمری با ضخامت های 3 و 4 میلی متر به ورق آلومینیومی 2 میلی متری به ترتیب موجب کاهش خیز دائمی ساختار به میزان %7/12 و %1/21 در ایمپالس N·s 1/19، %2/22 و %9/30 در ایمپالس N·s 1/28 و در نهایت %3/23 و %3/31 در ایمپالس N·s 3/32 می شود. برای ورق های آلومینیومی با ضخامت 1 میلی متر، استفاده از روکش پلیمری 3 و 4 میلی متری، به ترتیب موجب 1/2 و 4/2 برابر کردن آستانه تحمل بار دفعی می شود.
    کلیدواژگان: آزمایش، تغییر شکل پلاستیک، روکش پلیمری، شکل دهی با انفجار مخلوط گاز، ورق آلومینیومی
  • امیر ناصرالاسلامی، محمود سالاری * صفحات 85-96
    بدنه بسیاری از شناورهای دریایی در معرض بارگذاری دینامیکی امواج سطح آزاد دریا می باشند، لذا شناسایی رفتار دینامیکی و ارتعاشی سازه-های دریایی که تحت تاثیر اثرات نامتقارن و ناهمگن محیطی قرار دارند یکی از موضوعات مهم در بحث طراحی این نوع از سازه ها می باشد. در این مقاله، به آنالیز ارتعاشی صفحه مستطیلی به عنوان مدلی از پوسته فلزی بدنه شناورهای دریایی، در شرایط مغروق در مجاورت سطح آزاد توسط نرم افزار آباکوس پرداخته شده است. جهت اعتبارسنجی روش عددی، اثرات عمق غوطه وری بر فرکانس طبیعی مود اول یک ورق دایروی مقید محیطی که موازی با سطح آزاد آب قرار گرفته است به صورت تجربی و عددی بررسی شده است. با ارزیابی 81 مود ارتعاشی استخراج شده، مشخص شد که افت شدید فرکانس طبیعی با افزایش ارتفاع سیال، از یک موقعیت خاص آغاز می شود که موقعیت آن ارتباط مستقیم با نوع شرایط مرزی دارد. در آنالیز مودال سازه ها می توان اذعان نمود که عمده فرکانس کاهش یافته بر اثر جرم افزوده، با تماس یک طرفه سیال و سازه ایجاد می شود و پس از آن درصورتی که طرف دیگر سازه در تماس با سیال قرار بگیرد تاثیر بسیار کمی در کاهش فرکانس طبیعی خواهد داشت که در این تحقیق به وضوح نمایان است.
    کلیدواژگان: آنالیز مودال، آنالیز تجربی، صفحه مستطیلی، عمق غوطه وری، سطح آزاد آب
  • محمد ملاعلی پور*، محمد شرعیات صفحات 97-109
    در این مطالعه تحلیل تنش ورق دایره ای با ضخامت متغیر تحت شرایط مرزی گیردار و ساده ارائه شده است. در اکثر مطالعاتی که تاکنون بر روی ورق های با ضخامت متغیر انجام شده است ضخامت ورق بنحوی تغییر می کند که ورق نسبت به لایه میانی متقارن باشد اما در این مقاله برای اولین بار با در نظر گرفتن دو تابع مستقل برای سطوح رویین و زیرین، ورق های ضخامت متغیر در حالت عدم تقارن عرضی نیز قابل تحلیل می باشند. با استفاده از ترکیب تئوری برشی مرتبه اول و روش الاستیسیته سه بعدی تمامی مولفه های تنش های برشی و عمودی از جمله تنش های قائم و برشی عرضی استخراج شده اند. جهت بررسی دقت نتایج حاصل از تحلیل حاضر، نتایج بدست آمده با نتایج حاصل از نرم افزار آباکوس که بر اساس الاستیسیته سه بعدی و روش اجزای محدود استخراج شده اند مقایسه گردیده است. مقایسه نتایج نشان می دهد که حل ارائه شده از دقت بسیار بالایی برخوردار بوده و روند ارائه شده جهت تحلیل تنش ورق های دایره ای روشی بسیار موثر می باشد. بر اساس روند ارائه شده در این مطالعه، نمودارهای سه بعدی تنش ها بر حسب شعاع و ضخامت براحتی قابل استخراج می-باشد که این امر موجب می شود مولفه های تنش بصورت موثرتری بررسی شوند.
    کلیدواژگان: تحلیل تنش، ورق دایره ای، ضخامت متغیر، حل تحلیلی
  • سعید نظامیوند چگینی*، فاطمه ظریف، احمد باقری، مجید علی طاولی صفحات 111-124
    در این مقاله، روش جدیدی برای حذف نویز سیگنال های ارتعاشی اکتساب شده از ماشین های دوار بر پایه ی تبدیل موجک تجربی و آستانه گذاری نرم ارائه شده است. تبدیل موجک تجربی روش جدیدی است که هر سیگنال را بر اساس اطلاعات فرکانسی اش به مولفه-های تشکیل دهنده ی آن که مود تجربی نامیده می شوند، تجزیه می کند. پس از تجزیه هر سیگنال، روش آستانه گذاری نرم به هر کدام از مولفه های حاصل از تجزیه اعمال شده و سیگنال بی نویز شده بازسازی می شود. برای ارزیابی روش حذف نویز پیشنهادی در این مطالعه، از این تکنیک برای عیب یابی یاتاقان ها استفاده شده است. برای این منظور، فاکتور کشیدگی و طیف پوش هر سیگنال بی نویز شده به ترتیب برای شناسایی حضور عیب و تشخیص نوع عیب محاسبه شده اند. نتایج نشان می دهند که روش پیشنهادی کیفیت سیگنال های ارتعاشی را به گونه ای افزایش می دهد که فاکتور کشیدگی به دست آمده به حضور عیوب موجود در رینگ های داخلی و خارجی حساس تر می باشد. از طرف دیگر، با مشاهده ی فرکانس های پدیدار شده در طیف پوش سیگنال های بی نویز شده توسط روش تبدیل موجک تجربی می توان نوع عیب را به خوبی تشخیص داد. نتایج نشان می دهند که رویکرد بی نویزسازی به کمک تبدیل موجک تجربی برتر از روش بی نویزسازی تجزیه مود تجربی در فرآیند عیب یابی ماشین های دوار می باشد.
    کلیدواژگان: بی نویزسازی، تبدیل موجک تجربی، تحلیل طیف پوش، عیب یابی
  • محمد کاظمی نصرآبادی*، کاظم صادقپور صفحات 125-138
    در مقایسه با فرآیند جوشکاری نقطه ای مقاومتی، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای یک فرآیند ایده آل برای جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم است. در این تحقیق اثر پارامترهای جوشکاری نظیر عمق نفوذ ابزار، سرعت دورانی ابزار، سرعت نفوذ ابزار و ترتیب قرار گرفتن ورق های ناهمنام آلیاژهای آلومینیوم 3T-2024 و 6T-7075 بر استحکام برشی ناحیه اتصال در فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای مورد بررسی قرار گرفته است. با انتخاب مناسب این پارامتر ها، استحکام برشی بهینه اتصال قابل دستیابی است. نتایج آزمایش برشی نشان می -دهد که افزایش سرعت دورانی از 800 به 1250 دور بر دقیقه باعث افزایش نیروی برشی می شود. اما با افزایش سرعت دورانی ابزار به 1600 و 2000 دور بر دقیقه نیروی برشی کاهش می یابد. با افزایش عمق نفوذ ابزار، نیروی برشی افزایش می یابد. اگر آلیاژ آلومینیوم 3T-2024 به عنوان ورق رویی اتصال مورد استفاده قرار گیرد استحکام برشی ناحیه اتصال جوش وضعیت بهتری دارد.
    کلیدواژگان: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای، سرعت دورانی، سرعت پیشروی، استحکام برشی
  • سید رضا معادی، حسین سبزعلی، جواد سپاهی یونسی* صفحات 139-152
    در این مطالعه کیفیت جریان در یک ورودی هوای فراصوتی تقارن محوری از نوع تراکم ترکیبی که برای عدد ماخ 2.0 طراحی شده، به صورت تجربی و عددی بررسی شده است. حل عددی به منظور درک بهتر آرایش امواج ضربه ای در درون ورودی انجام شده است. ورودی هوا به علت وجود امواج ضربه ای و لایه مرزی، همواره دارای بازگشت ناپذیری است. یکی از ابزارهای مفید برای بررسی کیفیت هوای ورودی به موتور، بررسی آنتروپی تولید شده در اثر عوامل مختلف است. در این مطالعه پس از صحت سنجی نتایج حاصل از شبیه سازی عددی به کمک نتایج تجربی، ورودی موردنظر در نسبت پس فشارهای مختلف از نظر تولید آنتروپی بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که با کاهش طول شبه امواج ضربه ای، نرخ تولید آنتروپی جریان به مقدار قابل ملاحظه ای کاهش پیدا می کند. در مرحله بعدی تاثیر نوسانات فشاری جریان بر تولید آنتروپی مورد مطالعه قرار گرفت و مشاهده شد که نوسانات فشاری می تواند تاثیر قابل ملاحظه ای بر برگشت ناپذیری جریان داشته باشد. با توجه به نتایج به دست آمده با افزایش نسبت انسداد ورودی از 55% به 62.5%، به علت کاهش طول شبه امواج ضربه ای، کاهش جدایش جریان در انتهای ورودی و کاهش نوسانات فشاری، نرخ تولید آنتروپی جریان به اندازه ی %33 کاهش پیدا می کند.
    کلیدواژگان: ورودی فراصوتی، قانون دوم ترمودینامیک، تولید آنتروپی، تداخل امواج ضربه ای با لایه مرزی، شبه امواج ضربه ای
  • محمد جواد ترکمان اسدی*، مجید میرزایی صفحات 153-171
    به منظور به کارگیری عملیاتی و طولانی مدت موتورهای پالس دتونیش، باید دما در لوله های دتونیشن کنترل شود. ماهیت دتونیشن از یک سو و تکرار سریع فرایندهای مختلف در یک سیکل کارکرد موتور همراه با تغییرات شدید دامنه سرعت، دما و فشار در داخل لوله، محیط حرارتی بسیار متفاوتی را با موتورهای متداول ایجاد می کند که تعیین و کنترل حرارت را دشوار می کند. در این مقاله ابتدا به بررسی فرایندهای مختلف یک سیکل از کارکرد موتور پرداخته و الگویی برای بارگذاری و شرایط مرزی حرارتی ارائه شده است. در ادامه مدلسازی عددی و تحلیلی مطابق فرضیات شرح داده شده ایجاد و پاسخ حرارتی لوله برای سیکل های پیاپی به دست آمده است. نرخ شدید تغییرات دما در جداره داخلی لوله و زمان بسیار کوتاه انفجار باعث افزایش حساسیت پاسخ به پارامترهای حل می شود که همگرایی پاسخ را تحت تاثیر قرار می دهد. صحت سنجی و دقت سنجی نتایج با مقایسه نتایج تحلیلی و عددی با یکدیگر و در نهایت مقایسه با نتایج تجربی گزارش شده انجام شده است. نتایج به دست آمده ضمن توصیف شرایط دمایی لوله دتونیشن و امکان طراحی کنترل حرارتی آن، برای سایر تحلیل های مرتبط با موتورهای پالس دتونیشن مانند تحلیل ترموالاستیک و خستگی حرارتی قابل استفاده است.
    کلیدواژگان: موتور پالس دتونیشن، انفجار گازی پیاپی، انتقال حرارت، شرایط مرزی متناوب
  • صابر دلدار، علی جعفریان*، امید مهدوی کشاور صفحات 173-186
    فرایند پیش تصفیه ی آب های مورد استفاده در بخش های صنعتی به منظور سختی زدایی و جلوگیری از تشکیل رسوب در تبخیرکننده ها، دارای اهمیت است. زلال ساز های مجهز به لاملا باعث بهبود فرآیند تصفیه و کاهش هزینه می گردد. در پژوهش حاضر با بهره گیری از ابزار CFD جریان داخل تانک ته نشینی مجهز به لاملا مورد مطالعه قرار گرفته است. با استفاده از مدل فازگسسته (DPM) و با توجه به کوپلینگ دو طرفه بین فاز اصلی (سیال) و فاز گسسته (ذرات)، مسیر حرکت ذرات ردیابی شده اند. مدل توربولانسk-ε RNG به منظور شبیه سازی جریان چرخشی موجود داخل تانک استفاده شده است. محاسبه بازدهی حذف تانک ته نشینی درحالت حضور یا عدم حضور لاملا، اندازه مختلف ذرات و زوایای مختلف لاملا از جمله مطالعات و بررسی های صورت گرفته در پژوهش حاضر است. نتایج پژوهش نشان می دهد، وجود لاملا، با بهبود مشخصات تاثیرگذار بر فرآیند ته نشینی، از جمله سرعت بالاروندگی آب، انرژی توربولانسی جریان و کاهش حجم ناحیه ی چرخش باعث افزایش بازدهی حذف ناخالصی تانک به میزان 47/6 درصد می گردد. از سویی دیگر وجود لاملا ثبات در میزان بازدهی حذف ناخالصی در دبی های مختلف را به دنبال دارد. مطالعه پارامتری بر روی زوایای مختلف لاملا نشان می دهد تغییر زاویه از 60 به 45 درجه، افزایش 66/14درصدی در میزان بازدهی را در پی دارد.
    کلیدواژگان: پیش تصفیه، تانک ته نشینی، لاملا، بازدهی حذف ناخالصی، مدل فاز گسسته
  • رضا کاوه، محمد سفید*، محسن مظفری شمسی صفحات 187-202
    در مطالعه حاضر اختلاط دو سیال با لزجت های مختلف در یک میکرو کانال مجهز به پره نوسانی به روش شبکه بولتزمن با زمان آسایش چندگانه شبیه سازی شده و اثرات نسبت منظری پره (AR) بر بازده اختلاط بررسی شده است. شبیه سازی در عدد رینولدز 50، عدد اشمیت 10 انجام شده است. نتایج نشان می دهد در دامنه نوسان (K) کم، در اعداد استروهال (St) پایین، افزایش AR باعث بهبود بازده اختلاط ولی در سایر اعداد استروهال، ابتدا باعث کاهش و سپس افزایش بازده شده است. در K متوسط، افزایش AR در St کم و میانی، باعث کاهش بازده و در St بالاتر، ابتدا باعث کاهش و سپس افزایش بازده شده است. در K بالا، در St کم و زیاد، افزایش AR موجب بهبود در بازده نمی شود و در St میانی، بازده ابتدا کاهش و سپس افزایش می یابد. در محدوده مطالعه حاضر در نسبت لگاریتمی لزجت 2 می توان مقدار بهینه را در حالت 7/0AR=، 5/0K= و 1St= در نظر گرفت. در بررسی بازده اختلاط در نسبت های مختلف لگاریتمی لزجت (R)، نتایج نشان می دهد که در دو سیال با لزجت متفاوت، در اعداد استروهال خیلی کوچک، با افزایش R، بازده افزایش و در بقیه اعداد استروهال، بازده کاهش چشمگیری می یابد. به طورکلی در دو سیال با لزجت متفاوت، بازده اختلاط در میکرو کانال با پره در نسبت های منظری کوچک بهتر است.
    کلیدواژگان: اختلاط، میکرو کانال، لزجت متفاوت، روش شبکه بولتزمن با زمان آسایش چندگانه، پره نوسانی
  • سارا طاهری پور، محمدرضا صفاریان*، علیرضا دنه دزفولی صفحات 203-216
    جریان دوفاز روغن و هوا در یاتاقان ژورنال ژنراتور نیروگاه سد شهید عباسپور، به صورت عددی شبیه‎سازی می شود. مسئله به صورت ناپایا و در زمان های مختلف از لحظه شروع به کار ژنراتور مورد بررسی قرار می گیرد. هندسه مسئله سه بعدی و جریان آرام است. این هندسه از چند بخش مجزا شامل مخزن روغن دوار، یاتاقان ژورنال و شافت فولادی تشکیل شده است که تمامی بخش ها با لوله به هم متصل هستند و جریان از میان آن ها عبور می کند. با توجه به تکراری بودن ناحیه محاسباتی، یک چهارم از هندسه مدل سازی می شود. به دلیل پیچیدگی هندسه، مدل هندسی به حجم های کوچکتر تقسیم شده و به صورت باسازمان شبکه بندی می شود. میدان سرعت، توزیع فشار و کسر حجمی با حل معادلات پیوستگی و اندازه حرکت بدست می آیند. روش حجم سیال برای مدل سازی جریان دوفاز مورد استفاده قرار می‎گیرد. نتایج حاصل از حل عددی با داده های بدست آمده از فشارسنج واقع بر یاتاقان ارزیابی می شوند. نتایج نشان می دهند که حرکت روغن با شرایط فیزیکی واقعی تطابق دارد. با توجه به لزوم اصلاح سیستم خنک کاری، لازم است تا نقاط پرفشار حاوی روغن در یاتاقان جهت انشعاب گیری مشخص شوند که با محاسبه و بررسی توزیع فشار در یاتاقان این امر محقق می شود.
    کلیدواژگان: یاتاقان ژورنال، شبیه سازی، جریان دوفاز، دینامیک سیالات محاسباتی، مدل حجم سیال
  • عارف شاهی، نسیبه حاجیلری*، ماشاءالله رضاکاظمی صفحات 217-235
    یک مدل سه بعدی دینامیک سیالات محاسباتی از پیل سوختی اکسید جامد پایه آندی در این تحقیق ارائه شده است. این مدل در بردارنده پدیده های مهم انتقال در پیل سوختی از قبیل انتقال حرارت، انتقال جرم، سینتیک الکترود و میدان پتانسیل است. نتایج شبیه سازی مدل با داده های آزمایشگاهی موجود در منابع در شرایط مشابه مقایسه شد و تطابق خوبی را نیز نشان داد. در این مدل تاثیر پارامترهای مختلف از جمله دما، فشار، استوکیومتری و ضخامت الکترولیت بر روی عملکرد پیل سوختی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده از این مدل توزیع گونه ها اعم از واکنشگرها و محصولات، توزیع دما، توزیع پتانسیل و توزیع چگالی جریان موضعی را به خوبی مشخص می کند. نتایج نشان داد دما، فشار و استوکیومتری آند تاثیر به سزایی بر عملکرد پیل می گذارند به نحوی که افزایش هر کدام از پارامترها به بهبود عملکرد پیل سوختی کمک می کند ازسوی دیگر افزایش ضخامت الکترولیت می تواند اثرات نامطلوبی را بر عملکرد پیل سوختی بگذارد.
    کلیدواژگان: مدل CFDسه بعدی، واکنش های الکتروشیمیایی، SOFC، ضخامت الکترولیت
  • داود مختاری، محمد حججی*، مسعود افرند صفحات 237-249
    در این پژوهش اثر یک برآمدگی استوانه ای شکل بر بردار پیشرانش یک جت مافوق صوت به عنوان یک روش جدید در کنترل بردار پیشرانش مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور یک نازل همگرا-واگرا طراحی و ساخته شد. این نازل به صورتی است که عدد ماخ اسمی خروجی آن در شرایط انبساط کامل 2 می باشد. دیواره این نازل برای اندازه گیری تغییرات فشار مجهز به سوراخ های فشار شده است. همچنین، در دیواره نازل مجرایی برای اعمال یک برآمدگی در درون نازل ایجاد شده است. از سنسورهای فشار برای اندازه گیری فشار و همچنین، از سیستم شلرین برای بررسی میدان جریان خروجی از نازل بهره برده شده است. فشار کل محفظه آرامش در تمام آزمایش ها ثابت بوده و در دو حالت برابر NPR=6.6 و NPR=9 می باشد. برآمدگی هر مرحله در قسمت واگرای نازل در موقعیت X⁄L=0.6,0.7,0.8,0.9 و با میزان نفوذ ثابت H⁄D* =0.2 قرار گرفت. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که با ااستفاده از برآمدگی می توان زاویه بردار تراست را کنترل نمود. همچنین، بهترین موقعیت برآمدگی در موقعیت X⁄L=0.9 می باشد که در این حالت زاویه بردار تراست به 3.1 درجه می رسد. همچنین تغییر نسبت فشار نازل در موقعیت های نصب مختلف تاثیر متفاوتی بر زاویه بردار تراست و میزان افت تراست محوری دارد.
    کلیدواژگان: کنترل بردار تراست، مافوق صوت، نازل همگرا- واگرا، برآمدگی، آیرودینامیک تجربی
  • ثاراله عباسی* صفحات 251-264
    در سالهای اخیر گرایش به سمت طراحی فن های محوری گذرصوت با نسبت منظری کم افزایش یافته است. استفاده از این نوع پره ها منجر به افزایش راندمان رتور نسبت به پره های با نسبت منظری زیاد می گردد. در مقابل، بکارگیری چنین پره هایی موجب تشدید جریان سه بعدی، افزایش افت های ثانویه و ایجاد افت های ناشی از رخداد شوک می گردد. در مقاله حاضر با استفاده از روش انحنای خطوط جریان، طراحی فن محوری دو طبقه با نسبت منظری کم صورت گرفته است. به منظور استخراج مقادیر افت در فن محوری، از مدل های مناسب جهت افت های پروفیل، افت ثانویه، افت شوک و افت درز نوک استفاده گردیده است. در استخراج پروفیل پره، از کمبر چند جمله ای و توزیع ضخامت ناکا 65 استفاده شده است. مقایسه نتایج بدست آمده نظیر مقادیر افت در پره ها، توزیع سرعت نصف النهاری، توزیع فشار و ضریب پخش و همچنین پارامترهای هندسی پره ها نظیر زاویه نصب، طول کورد، ضریب صلبیت و زاویه کمبر، با نتایج آزمایشگاهی حکایت از تطابق خوب نتایج دارد. با محاسبه زاویه نصب و توزیع ضخامت در هر مقطع، شکل سه بعدی پره ها استخراج گردیده است.
    کلیدواژگان: طراحی آیرودینامیکی، فن محوری، نسبت منظری کم، رژیم گذرصوت
  • محمدرضا شاه نظری*، علی صابری صفحات 265-278
    ناپایداری انگشتی لزج در محیط متخلخل یکی از فرایند های طبیعی است که در مسائل مختلفی از جمله فرایند ازدیاد برداشت نفت کاربرد فراوانی دارد. در این مقاله شبیه سازی غیرخطی ناپایداری انگشتی لزج دو سیال قابل امتزاج واکنش پذیر در یک محیط متخلخل همگن مورد بررسی قرار گرفته است. در این حالت، سیال تولیدی در مرز مشترک را می توان مشابه خط ساحلی در نظر گرفت، لذا تحلیل چندفرکتالی و تک فرکتالی بر روی این نوع ناپایداری قابل بررسی است. ابتدا کانتور های غلظت به ازای حالت های مختلف ناپایداری ترسیم شده اند و سپس با استفاده از آنالیز تصویر، عدد بعد هر کدام از این ناپایداری ها در زمان های مختلف به ازای هر دو حالت تک فرکتالی و چندفرکتالی ترسیم شده است. می توان دریافت که عدد بعد در هندسه فرکتالی در مساله ناپایداری می تواند یکی از پارامتر های مهمی باشد که میزان پیچیدگی الگو را توصیف می کند. همچنین با ترسیم طیف مولتی فرکتالی برای حالات مختلف ناپایداری، نتایج نشان می دهد هنگامی که مرز تنها از یک سمت ناپایدار است عدد بعد نیز با زمان افزایش می یابد، اما در شرایطی که در هر دو سمت مرز ناپایداری رخ می دهد به دلیل ایجاد الگوهای مختلف انگشتی ها و ترکیب آنها با هم امکان دارد از میزان عدد بعد کاسته شود.
    کلیدواژگان: ناپایداری انگشتی شدن لزج، واکنش شیمیایی، فرکتال، شبیه سازی غیرخطی
  • محمد امین اکبری، جلال محمدی*، جلیل فریدونی صفحات 279-291
    در مقاله حاضر، با استفاده از اطلاعات یک پژوهش آزمایشگاهی انجام شده قبلی، نیروها و ممان وارده بر یک پرتابه سوپرکاویتاسیون استخراج و مورد ارزیابی قرار گرفته است. به جرات می توان این آزمایش را با توجه به سرعت بالای پرتابه و تکنیک تصویرنگاری، از نمونه های کم نظیر، در شمار آورد. در آزمایش پیش گفته، پرتابه بعد از خروج از پرتاب گر و پیمایش مسیری کوتاه در هوا، با زاویه ای اندک نسبت به سطح آزاد سیال (آب)، بدان ورود می یابد. با توجه به در اختیار بودن فیلم سرعت بالای این آزمایش و به کمک تکنیک های پردازش تصویر انجام شده، در ابتدا، مقادیر سرعت و شتاب پرتابه در هر لحظه از زمان، استخراج گردید. در مرحله بعد، نیروها، ممان و متعاقب آن ضرایب هیدرودینامیکی وارده بر پرتابه، حاصل گردید. نتایج برازش اطلاعات در این پژوهش نشان می دهد، مقدار ضریب درگ (C_D) با پیش بینی های موجود همخوانی نسبی دارد اما نتایج مرتبط با مقادیر ضرایب برآ و گشتاور پیچشی (C_L و C_M)، حاوی اطلاعات کم نظیری است که سبب تغییر برخی از فرضیات قبلی موجود در ادبیات پرتابه های سوپرکاویتاسیونی خواهد شد. پژوهش حاضر همچنین اطلاعات سودمندی در ارتباط با نحوه ی تغییرات سرعت زاویه ای پرتابه، ارائه می نماید که در موضوع بررسی رفتار پایداری این وسایل کاربرد دارد.
    کلیدواژگان: پرتابه، سوپرکاویتاسیون، فیلم سرعت بالا
|
  • R. Talebitooti *, K. Naserinejad Pages 1-13
    Forced vibration of a double-beam interconnected by a viscoelastic layer is investigated under two constant acceleration moving loads. These forces are standing for a vehicle rear and front axis loads; hence their values depend on the vehicle acceleration. The Euler-Bernoulli equations and Winkler model are used for the beams and the viscoelastic layer, respectively. With deriving the equations, the modal expansion and modes orthogonality are used to obtain the dynamic response of the beam. Middle point deflections of both beams are presented considering various accelerations, damping ratios and stiffness values of viscoelastic layer. The present work is validated with the results of other authors. It is observed that the damping ratio has not a considerable effect on middle point deflection of the upper beam, whereas it has a significant effect on that of the lower one. Meanwhile, increasing the stiffness leads into decreasing the effect of damping ratio in middle point of the double-beam, decreasing the deflection of the upper beam and increasing that of the lower beam. Increasing the acceleration has not any considerable effects on the general trends. In higher accelerations, increasing the stiffness will decrease the effect of damping ratio with a lower intensity.
    Keywords: Moving load, Double Beam, Viscoelastic Layer, Vehicle, Constant Acceleration
  • H. Safaeifar, A. Farshidianfar * Pages 15-26
    Linear particle chain impact damper (LPCID) is a kind of impact dampers that the impact masses are placed in a chain along the straight line. This damper is one of a kind of multi-mass impact damper whose performance is superior to single-mass impact dampers. Researches on the performance of the linear-particle chain impact damper have been numerically and laboratorial conducted so far. In addition, no research has ever been done on the type of mass layout at this demurrage. In this paper, an analytical analysis of the performance of the rigid LPCID in free vibrations of a 1-DOF system is carried out parametrically. In this regard, the effect of parameters such as mass number, mass ratio, distance gap, restitution coefficient and type of mass layout on the damper function have been investigated. In order to investigate the effect of mass layout, two types Impact Damper, three-mass and five-mass, are considered. The layouts are uniform, eight, linear, and diamond. After review, it has been determined that the efficiency of diamond layout is better than other layouts.
    Keywords: parametric study, Impact Damper, Variable Diameter Linear Particle Chain (VDLPC), Eight Layout, Diamond Layout
  • Seyed H. Razi Mousavi_M. Mahzoon *_M. H Kadivar_H. Mohammadi Pages 27-43
    In the present article, a numerical procedure is developed for dynamic analysis of residual stress in the process of autofrettage under working pressure. The governing dynamical equations are discretized using finite difference method. Toward This end, differential equations are integrated and by employing divergence theorem surface integrals are converted to boundary integrals. Finally, the C/C++ numerical programming is prepared using the explicit Lagrangian formalism. The effect of transient loading and geometry is investigated in the process of autofrettage on functionally graded cylinders considering elasto-plastic stress wave propagation. The residual stress resulting from internal pressure changes structural load bearing capacity of the cylinder. For functionally graded materials whose material properties change continuously, dynamical analysis yield results which are entirely different as compared with their static counterparts due to the change in wave length and acoustic impedance. In the static analysis the dimensionless forms of equations can be developed from the onset, while in the dynamic analysis the physical dimensions gain importance due to inherent properties of the stress waves.
    Keywords: FGMs, Autofrettage, Thick-walled Cylinder, Transient Numerical Modeling, Elasto-Plastic Stress Wave
  • A. Khorram *, M.R. Razazan, A. Jalali Pages 45-54
    In recent years, laser drilling is used as a new process for micro drilling with high precision, less time and high aspect ratio in various industries, particularly in the aerospace industry. To improve the quality of drilling process, identification of the process parameters and investigation of their influence on the output characteristics are necessary. In present study, laser percussion drilling process was performed on Hastelloy X nickel-based superalloy and the effect of process parameters including laser frequency, pulse width and laser beam keeping time was investigated on the hole geometry characteristics (hole entrance and exit diameter, hole entrance and exit circularity and hole taper). The results indicate that by increasing the laser frequency, hole entrance and exit diameter increases but hole entrance and exit circularity and hole taper decrease. By increasing the pulse width, hole entrance and exit diameter increases but hole entrance and exit circularity decreases. Also, with increasing the pulse width, hole taper decreases. When the laser beam keeping time increases, hole entrance and exit diameter increases but hole entrance and exit circularity and hole taper decrease.
    Keywords: Hastelloy X superalloy_Hole geometry characteristics_Laser drilling_Nd:YAG laser
  • M. Afroosheh, J. Marzbanrad * Pages 55-69
    Thin-walled sections absorb impact energy very efficiently that were considered in the studies in different shapes such as square profiles and cylindrical tubes by various methods as axial collapse or oblique loading. These structures are used in a variety of industries, such as aerospace, railways and road transport, especially to reduce road accident injuries in vehicles. To improve the crashworthiness properties of the structures, the peak load of the absorbers that ultimately shocks the occupant is also of importance. In this study, the cylindrical tubes of ultra-light aluminum alloys AA7075 that have a high-energy absorbing property were used for empirical tests. By considering the relationships of plastic hinge formation in thin-walled sections, a new geometry has been proposed that combined the axial and oblique loadings, then the peak load was controlled completely. By changing the end-cap of the tubes to the nozzled shape, after conducting empirical tests and validation of the finite element simulation results, according to analytical relation, the effect of this change was 30% reduction of initial peak load. Also, the effect of the geometry parameters has been studied. In this regard, to control the initial peak load, acceptable results are obtained. By changing the arc height by double and half, the peak load increased by 15% and decreased by 20%, respectively.
    Keywords: Aluminum AA7075, impact loading, Crashworthiness Performance, Peak Load, Tube Geometry
  • T. Mirzababaie Mostofi, H. Babaei * Pages 71-83
    In this study, a novel processing technique, namely gas mixture detonation method, was used for large plastic deformation of thin rectangular aluminum plates reinforced by polymeric coating. Based on this new idea, a series of experimental tests were conducted on plastic behavior of metal-elastomer bilayer structures with the aim of increasing the threshold of the impulsive load. In these structures, polyurea coating with different thicknesses of 3 mm and 4 mm was used as a reinforcing layer for aluminum plates. In this series of experiments, the effects of the back and front layer thicknesses on the behavior of the structure subjected to five different impulsive loads have been studied. The experimental results indicated that addition of polymeric coating with thicknesses of 3 mm and 4 mm to the 2 mm thick aluminum sheet led to a decrease in the permanent deflections of structure by 12.7% and 21.1% at impulse of 19.1 N·s, 22.2% and 30.9% at impulse of 28.1 N·s, and eventually, 23.3% and 31.3% at impulse of 32.3 N·s, respectively. For 1 mm thick aluminum sheet, using polymeric coating of 3 and 4 mm led to increase of the threshold of the impulsive load 2.1 and 2.4 times, respectively.
    Keywords: Experimental test, Plastic Deformation, Polymeric coating, Gas mixture detonation forming, Aluminum plate
  • A. Nasseroleslami, M. Salari * Pages 85-96
    The structure of marine vessels is usually being subjected to the dynamic loading conditions of sea-surface waves. The dynamics and vibrational characteristics of such structures is expected to be affected by sea environmental loadings. In this paper, a rectangular plate, that was immersed with water at different immersion depths and different boundary conditions was numerically analyzed by the Abaqus software, and the results have been presented and discussed in details. For validation the numerical method, the effects of immersion depth on the natural frequency of circular plate, which is parallel to the free surface of water, have been investigated experimentally and numerically. By evaluating 81 extracted vibrational modes, it became clear that a natural drop in natural frequencies begins with a rise in the fluid's height from a specific position, which is directly related to the type of boundary conditions. In the modal analysis of structures, it can be admitted that the major decreasing frequency due to increased mass is caused by one-way contact of the fluid and the structure and then, if the other side of the structure is in contact with the fluid, it will have a very small effect on the natural frequency reduction, which is clearly apparent in this study.
    Keywords: Modal Analysis, Experimental Analysis, Rectangular Plate, Immersion Depth, Water Free Surface
  • M. Molla Alipour *, M. Shariyat Pages 97-109
    In this study, stress analysis of circular plate with variable thickness with clamped and simply-supported edge are presented. In the most previous research on the variable thickness plates, midplane symmetric plates were analyzed but as a first time in this study, by using two independent functions for top and bottom surfaces, transverse asymmetric plates can be analyzed. By using the combination of first order shear deformation plate theory and 3D elasticity method the shear and normal stress components such as transverse shear and normal stresses are extracted. For examination of the accuracy of the obtained results based on the presented analysis, the obtained results are compared with those obtained by 3D elasticity of ABAQUS software based on the finite element method. The comparisons show that the presented solution has very good accuracy and presented procedure for stress analysis of circular plates are very effective. Based on the presented procedure in this is study, 3D figures of stresses in the radial and thickness directions can be easily extracted and the stress components can be investigated more effectively.
    Keywords: Stress analysis, circular plate, variable thickness, Analytical solution
  • S. Nezamivand Chegini *, F. Zarif, A. Bagheri, M. Alitavoli Pages 111-124
    In this paper, a new method is presented for removing the noise from the vibration signals of the rotating machinery based on the empirical wavelet transform (EWT) and the soft thresholding function. The EWT is a new signal processing method that decomposes each signal into its constituent components based on its frequency information. After decomposing each signal, the soft thresholding method is performed to empirical modes and the denoised signal is reconstructed. For evaluating the proposed denoising approach, this technique is used for detecting the bearing fault. For this purpose, the kurtosis factor and the envelope spectrum of each denoised signal are calculated for detecting the presence of fault and diagnosing the fault type, respectively. The results illustrate that the proposed technique increases the quality of the vibration signals so that the obtained kurtosis value is more sensitive to the presence of fault in the inner ring and the outer ring. On the other hand, the type of fault is diagnosed by observing the appeared frequencies in the envelope spectrum of signals denoised with EWT. The results show that the EWT-based denoising approach is superior to the empirical mode decomposition-based denoising method in the rotating machinery fault diagnosis procedure.
    Keywords: Denoising, Empirical Wavelet Transform, Envelope Spectrum Analysis, Fault detection
  • M. Kazemi Nasrabadi *, K. Sadeghpour Pages 125-138
    Compared to the resistance spot welding (RSW) process, Friction stir spot welding (FSSW) is an ideal process for aluminum alloys. In this study, the effect of welding parameter such as tool penetration depth, tool rotational speed, tool penetration speed and the arrangement of aluminum alloy sheets of 7075-T6 and 2024-T3 on the shear strength of the joining zone in the friction stir spot welding process have been investigated. By properly choosing these parameters, the optimum shear strength of the joint can be attainable. The result of the shear test showed that the increase of tool rotational speed from 800 up to 1250 rpm caused the increase of shear force, However further increase up to at 1600 and 2000 rpm resulted in the decrease of the shear force. By increasing in tool penetration depth, shear force increases. If the alloy Al2024 -T3 is selected to be the upper plate, the connection will have better shear strength.
    Keywords: Frictional stir spot welding, revolution speed, feed speed, Shear strength
  • Seyed R. Maadi, H. Sabzali, J. Sepahi Younsi * Pages 139-152
    The flow quality inside a supersonic axisymmetric mixed compression air intake designed for the freestream Mach number of 2.0 has been investigated experimentally and numerically in this study. The numerical study was used to analyze the shock configurations inside the intake. The flow in a supersonic intake is always irreversible due to the shock waves and boundary layers. A useful tool for studing flow quality entering the engine is the investigation of entropy generation due to various factors. In this study, the accuracy of the numerical results is evaluated by the experimental data at first and then the entropy generation inside intake is studied for different back pressures. Results indicated that reduction of the pseudo-shock length results in the significant decrease of entropy generation. Furthermore, role of the pressure fluctuations in the entropy generation was examined and it is observed that pressure fluctuations could have a significant effect on the irreversibility of the flow. According to the results, by increasing the exit blockage ratio from 55% to 62.5%, the rate of entropy generation will be reduced by 33% due to the reduction of peuso-shock length, reduction in the flow separation at the end of diffuser and reduction of pressure fluctuations.
    Keywords: Supersonic Intake, Second Law of Thermodynamics, Entropy generation, Shock Waves, Boundary-Layer Interaction, Pseudo-Shock Waves
  • M. J. Torkaman Asadi *, M. Mirzaei Pages 153-171
    The practical and prolonged implementation of pulse detonation engines implies the control of temperature in detonation tubes. The nature of the detonation itself, plus the rapid repetition of different processes within the working cycle, are accompanied by variations of speed, temperature and pressure and create a heating environment which is different from conventional engines and difficult to specify and control. In this paper the various processes of the working cycle are studied and a template is proposed for the loading and thermal boundary conditions. In continuation, the analytical and thermal models have been developed based on the described assumptions and the thermal responses have been obtained for sequential loadings. The severe thermal gradients in the tube wall and the short duration of each detonation can cause high sensitivity of the response to solution parameters and affect the solution convergence. The validation and verification of the results have been carried out through comparisons of the analytical and numerical results with the experimental results reported in the literature. The obtained results not only provide the thermal condition for control design, but also give the required data for other related aspects of pulse detonation engine, like thermoelastic and thermal fatigue analyses.
    Keywords: Pulse Detonation Engine (PDE), sequential gaseous detonation, Heat Transfer, periodic boundary conditions
  • S. Deldar, A. Jafarian *, O. Mahdavi Keshavar Pages 173-186
    Water softening and preventing of scaling in evaporators are very important in industrial water treatment processes. Lamella clarifiers improve the treatment process and decrease its related costs. In the present study, by using a CFD approach, the flow inside the sedimentation tank equipped with lamella has been studied. By using the Discrete Phase Model (DPM) and due to the two-way coupling between the main phase (fluid) and the discrete phase (particles), the particles motion has been traced. The turbulence model k-ε RNG is used to simulate the flow inside the sedimentation tank. The influence of employing lamella plates and their inclination angle as well as size of particles have been conducted. Results showed that using lamella inside the tank, by tuning the rising velocity of water, turbulent flow energy, and reduction of the rotational area volume, leads to increase of the tank particle removal efficiency by 6.47 percent. In addition, the presence of lamella causes a stability in the removal efficiency of sedimentation tank at different flow rates. A parametric study with the aim of investigating the effect of different angles of lamella on the tank efficiency shows that changing the angles of the plates from 60 to 45 degrees increases the efficiency by 14.66 percent.
    Keywords: Pretreatment, Sedimentation Tank, Lamella, Particle Removal Efficiency, Discrete Phase Model
  • R. Kaveh, M. Sefid *, M. Mozafari Shamsi Pages 187-202
    In the present study, mixing of two fluids of different viscosities in a micromixer with oscillating stirrer was simulated by MRT-LBM and the effect of aspect ratio (AR) of stirrer on mixing efficiency was analyzed. The simulation was performed at Re=50, Sc=10. The results showed that at low values of amplitude (K), at low values of Strouhal number (St), increase of AR causes increase in mixing efficiency and at other values of St it decreases and then increases. At intermediate values of K, at low and intermediate St, mixing efficiency decreases with the increase of AR and at high values of St, it first decreases and then increases. At high values of K, at low and high St, increasing AR causes no improvement in mixing efficiency and at intermediate values of St, mixing efficiency decreases and then increases. In this research, the best mixing efficiency for viscosity logarithmic ratio (R) =2 is at AR=0.7, St=1, K=0.5. The effect of AR and St on mixing efficiency at different R was analyzed and results revealed that for two fluids of different viscosities, at very low values of St, mixing efficiency increases with the increase of R and at others decreases considerably. In general, for two fluids of different viscosities, stirrer with low values of AR has better mixing efficiency.
    Keywords: Mixing, Microchannel, Different viscosities, MRT-LBM, Oscillating stirrer
  • S. Taheripour, M. R. Saffarian *, A. R. Daneh Dezfuli Pages 203-216
    Two-phase flow of oil and air in the journal bearing of Shahid Abbaspour dam power plant is simulated. The problem is considered as unsteady and it is investigated at different times from the generator starts up. The geometry is 3D and the flow is laminar. This geometry consists of several separate sections, including a rotary oil reservoir, a journal bearing, and a steel shaft, where all sections are connected by pipes and the flow is passed through them. Regarding the repetition of the computational domain, a quarter of the geometry is modeled. Due to the complexity of geometry, the geometric model is divided into smaller volumes and is gridded with the structured mesh. The velocity field, pressure distribution and volume fraction are obtained by solving the equations of continuity, and momentum. Two-phase flow is modeled by VOF model. Results are evaluated with the data obtained from the pressure gage of bearing. Results indicate that the oil movement is consistent with the actual physical condition. In order to improve the cooling system of bearing, it is necessary to identify the high-pressure locations of bearing for branching, which it is achieved by calculating and analyzing the distribution of pressure in the bearing.
    Keywords: Journal Bearing, Simulation, Two-phase flow, Computational Fluid dynamics, VOF Model
  • A. Shahi, N. Hajilary *, M. Rezakazem Pages 217-235
    A 3D model of computational fluid dynamics for an anode solid oxide fuel cell is presented. This model incorporates important transport phenomena in a fuel cell such as heat transfer, mass transfer, electrode kinetics, and potential field. The simulation results of the model were compared with the available laboratory data in the same conditions that shows good agreement with other references. In this model, the effect of different parameters such as temperature, pressure, stoichiometry and electrolyte thickness on the fuel cell performance was investigated. The results of this model clearly describe the distribution of species, including reactants and products, temperature distribution, distribution potential, and distribution of current density. The results showed that the temperature, pressure and stoichiometry of the anode have a great effect on the performance of the cell so that each parameter increases the performance of the fuel cell performance. On the other hand, increasing the thickness of the electrolyte can have a negative effect on the performance of the fuel cell.
    Keywords: 3D CFD Model, Electrochemical Reactions, SOFC, Electrolyte Thickness
  • D. Mokhtari, M. Hojaji *, M. Afrand Pages 237-249
    In this study, the effect of a cylindrical protuberance on the thrust vector of a supersonic jet was investigated as a new method in thrust vector control. For this purpose, a C-D nozzle was designed and constructed. The nozzle exit Mach number is 2. The wall of the nozzle is equipped with pressure holes to measure pressure variations. Also, there are several holes in the divergence portion of nozzle wall to apply a protuberance inside the nozzle. Pressure sensors for pressure measurement and also the Schliern system are used to check the outlet flow field. The nozzle pressure ratio in all experiments is constant and in two cases is equal to NPR=6.6 and NPR=9. The protuberance is installed in the nozzle divergence section, at position X⁄L=0.6,0.7,0.8,0.9 and with a constant penetration ratio of H⁄D^* =0.2. The results of this study show that using the protuberance can control the angle of the thrust vector. Also, installing location X⁄L=0.9 is the best position which, in this case the angle of the trusted vector reaches 3.1 degrees. Also, the results reveals that the change in the nozzle pressure ratio in different installing positions has different effects on the thrust vector angle and axial thrust losses.
    Keywords: Thrust vector control, Supersonic, C-D Nozzle, Protuberance, Experimental aerodynamics
  • S. Abbasi * Pages 251-264
    In recent years trends towards designing axial fan with low aspect ratio have been increased. Application of this kind of blades leads to higher rotor efficiency relative to blade with high aspect ratios. In contrast, applying this kind of blade causes to intensify 3D flows, increasing secondary losses and creating losses due to shock occurrence. In the current study, designing of a two stage axial fan with low aspect ratio is carried out. To obtain losses in the axial fan, appropriate models have been employed for profile loss, secondary loss shock loss and tip clearance loss. For extracting blade’s profile, polynomial camber and naca 65 thickness distribution have been used. Comparing the obtained results including loss estimation, meridional velocity, pressure and diffusion factor distribution and blade geometrical parameters such as stagger angle, chord length, solidity and camber angle show good agreement. The 3D shape of the blade have been extracted by calculating the stagger angle and thickness distribution in each section.
    Keywords: Aerodynamic Design, Axial Fan, Low Aspect Ratio, Transonic Regime
  • M. R. Shahnazari *, A. Saberi Pages 265-278
    Viscous fingering instability in porous media is one of the natural processes which is widely used in many different type of problems, such as Enhanced oil recovery process. In this paper nonlinear simulation of viscous fingering instability of miscible reactive interface through homogeneous porous medium is examined. In this case, the fluid produced at the interface can be considered similar to the coastline, so mono and multi fractal analysis can be performed. First the concentration contours are plotted in differnet models of instability, then by using image processing, the fractal dimension of image is computed for both fractal and multifractal cases in different times. It can be seen that the fractal dimension in the instability problems can be one of the important parameters that describes the complexity of the patterns. The multifractal spectrum curves are plotted for different image of instability and the results show that when the leading or trailing front is unstable the growth of disturbances over the time lead to an increase in the amount of fractal dimension. However when both leading and trailing fronts are unstable, the interaction between the fingers and different fingers pattern may lead to a decrease in fractal dimension.
    Keywords: Viscous Fingering, Reaction Flow, Fractal, Nonlinear Simulation
  • M. A. Akbari, J. Mohammadi *, J. Feryduni Pages 279-291
    In this article, we extracted the forces and moment of a supercavtation projectile according to the former experimental work that is exist within literature. regards to the projectile high-speed and the illustration technique, it's safe to say that this experiment is one of the most attractive examples which is exists in the literature. In this test, projectile after leaving the launcher and moving a short path in the air, enters at a low angle to the free surface of the fluid (water). Due to the availability of the experiment test multimedia and thank to the image processing techniques in this paper, speed and acceleration values of the projectile were extracted. In the next step, forces, moments and hydrodynamic coefficients of the projectile were evaluated. The results in this study show that the value of the drag coefficient (C_D) are in good agreement with existing predictions, but the results related to the values of the lift and moment coefficients (C_L and C_M), contain new and important information in which it will change some of the former assumptions in the literature. The present study also provides useful information about projectile angular velocity which is used in the study of the stability of motion of such devices
    Keywords: Projectile, Supercavitation, High-speed multimedia