فهرست مطالب

  • سال نوزدهم شماره 12 (آذر 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/09/10
  • تعداد عناوین: 25
|
  • مقداد غلامی، علی حسنی*، حامد افراسیاب، مهدی کاظمیان صفحات 2837-2846
    پلیمرهای زیست تخریب پذیر در زمینه های زیست پزشکی مانند استنت ها، بخیه ها، داربست (استخوانی) و ایمپلنت ها به طور گسترده استفاده می شوند. با توجه به اهمیت رفتار این مواد در معرض اثرات محیطی، چه در طبیعت و چه در بدن انسان، در دهه اخیر تحقیقات گسترده ای صورت گرفته است که اکثر آنها نتایج آزمایشگاهی و تعداد بسیار کمی نتایج تئوری هستند. این تحقیقات عمدتا برای شرایط خاص بارگذاری، دمایی و غیره صورت گرفته اند. به این منظور به کمک روش المان محدود و حل عددی، علاوه بر صحه گذاری روابط تئوری و روابط مستخرج از نتایج آزمایشگاهی، می توان تاثیر شرایط پیچیده تر را نیز در نظر گرفت. در این مقاله، نحوه استخراج روابط تحلیلی ارائه شده است و همچنین با نشان دادن نتایج آزمایشگاهی پلیمرهای زیست تخریب پذیر، نقاط قوت و ضعف آنها نیز بررسی شده است. علاوه بر این، یک حل عددی و المان محدود نیز برای تحلیل رفتار پلیمرهای زیست تخریب پذیر ارائه شده است. تحلیل تئوری و شبیه سازی عددی پلیمرهای زیست تخریب پذیر به کمک مدل هایپرالاستیک نئو- هوکین صورت گرفته است. ابتدا با استفاده از رابطه انرژی کرنشی ماده نئو- هوکین، رابطه تنش برحسب کشیدگی محاسبه شده و سپس با فرض یک پارامتر تخریب، تغییرات خواص ماده در معرض اثرات محیطی برحسب زمان در سابروتین UMAT آباکوس به مدل اعمال شده است. در نهایت با مقایسه نتایج آزمایشگاهی و تحلیل تئوری با حل عددی، صحت مدل سازی صورت گرفته، مشخص شده است
    کلیدواژگان: پلیمرهای زیست تخریب پذیر، هایپر الاستیک، نئو- هوکین، سابروتین UMAT آباکوس
  • امین حدیدی*، محمدرضا انصاری صفحات 2847-2856
    در این پژوهش به بررسی رفتار یک قطره سیال دی الکتریک تحت اثر میدان مغناطیسی خارجی یکنواخت اعمال شده، پرداخته شده است که پیش از این تصور بر آن بود که میدان مغناطیسی یکنواخت بر سیالات دی الکتریک نیروی خالصی وارد نمی کند. به منظور مشخص شدن اثر خالص میدان مغناطیسی یکنواخت، قطره ساکن در ستون سیالی که خود ساکن است، در نظر گرفته شد. با توجه به اینکه رفتار قطره در سطح افقی بررسی شده است، اثر خالص جاذبه گرانشی زمین بر قطره و سیال اطراف آن نیز صفر است. در نتیجه بروز هرگونه تغییری در وضعیت قطره مورد مطالعه ناشی از اثر میدان مغناطیسی اعمال شده خواهد بود. برای انجام این پژوهش از تحلیل عددی استفاده شده است. معادلات اصلی حاکم بر مساله شامل معادلات پیوستگی، مومنتوم، معادلات لول ست برای شبیه سازی مرز مشترک فازها و نیز معادلات بازسازی و مقداردهی مجدد معادلات لول ست برای کنترل خطای جرمی این روش هستند. معادلات حاکم بر مساله با کدنویسی در محیط برنامه نویسی فرترن گسسته سازی و حل شده است. رفتار قطره مورد مطالعه در رژیم های مختلف قطره و نیز تحت تاثیر قدرت های مختلف میدان مغناطیسی اعمال شده، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج پژوهش در حالت های مختلف بررسی شده، نشان می دهد که قطره ساکن در اثر میدان مغناطیسی اعمال شده دچار تغییر شکل شده و شروع به ارتعاش می کند که سبب القای حرکت در سیال ساکن اطراف خود نیز می شود.
    کلیدواژگان: قطره، سیال دی الکتریک، میدان مغناطیسی یکنواخت، ارتعاش، تحلیل عددی
  • محمد احسان کاظمیان*، امیرحسین کاظمیان، سید محمد جعفریان صفحات 2857-2863
    در این مقاله با کمک شبیه سازی در نرم افزار تحلیل سیالاتی فلوئنت تاثیر تغییر پارامترهای فلپ گارنی از قبیل تغییر زاویه حمله، عدد رینولدز، زاویه و ارتفاع فلپ و محل قرارگیری آن از لبه فرار روی ضریب بالاروندگی یک ایرفویل متقارن مورد بررسی قرار می گیرد. مدل سازی به صورت 2بعدی است و مدل آشفتگی استفاده شده k_ε در نظر گرفته شده است. همچنین با استفاده از روش تحلیل آزمایش ها به کمک مدل حذف رگرسیون پس گرد  که یک روش آماری برای انتخاب جملات مدل و ترم های خطای برآورد شده است، مقدار ضریب بالاروندگی به صورت تابعی از پارامترهای موثر معرفی می شود. با استفاده از تابع به دست آمده می توان مقدار ضریب بالاروندگی ایرفویل را تعیین و پیش بینی نمود. مقادیر عددی حاصل از تابع ضریب بالاروندگی منتج از روش تحلیل آزمایش ها همخوانی خوبی با سایر مقالات معتبر دارد. نتایج نشان می دهد که در یک زاویه حمله ثابت، با افزایش طول فلپ گارنی مقدار ضریب بالاروندگی افزایش می یابد و از سوی دیگر در  ارتفاع فلپ گارنی ثابت، با افزایش زاویه حمله این مقدار کاهش می یابد. علاوه بر این با افزایش فاصله محل قرارگیری فلپ گارنی از لبه فرار ایرفویل در زاویه 90درجه و ارتفاع  1/5% و همچنین افزایش عدد رینولدز در یک فلپ گارنی با طول ثابت، ضریب بالاروندگی افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: ایرفویل، ضریب بالاروندگی، فلپ گارنی، روش تحلیل آزمایش ها
  • ابراهیم قویطاسی، امید رحمانی* صفحات 2865-2875

    در این مقاله اثرات بارگذاری دمایی و بستر کشسان وینکلر- پسترناک بر ارتعاشات نانوتیر خمیده تابعی مدرج مورد مطالعه قرار گرفته است. فرضیات موجود بر مبنای تئوری تنش کوپل اصلاح شده و مدل تیر تیموشنکو توسعه داده شده است. توزیع مواد سازنده در راستای ضخامت پیوسته بوده و به واسطه تغییر شاخص گرادیان در کسر حجمی، شیب توزیع مواد در این راستا توصیف شده است. به کمک اصل همیلتون معادلات حاکم و شرایط مرزی به دست آمده اند. با تحلیل نتایج کمی و کیفی در جداول و شکل ها، نحوه اثرات پارامترهای موثر هندسی و ترموفیزیکی نظیر شاخص گرادیان، نسبت بی بعد طول به ضخامت، اختلاف دمای یکنواخت، نسبت ضخامت به پارامتر مقیاس طولی و زاویه کمان نانوتیر خمیده تابعی مدرج روی فرکانس طبیعی در مدهای مختلف ارتعاشی تفسیر شده است. با اعتبارسنجی همپوشانی خوبی بین نتایج حاضر و مطالعات قبلی به دست آمد. با بررسی نتایج روشن می شود که اعمال بارگذاری دمایی سبب افزایش حساسیت فرکانس طبیعی به تغییرات پارامترهای مذکور و همچنین بزرگترشدن دامنه تغییرات آن می شود. همچنین لحاظکردن ضریب بستر پسترناک باعث تغییر رفتار فرکانس طبیعی به تغییرات دمایی می شود.

    کلیدواژگان: نانوتیر خمیده تابعی مدرج، کمانش حرارتی، ارتعاشات آزاد، تنش کوپل اصلاح شده، بستر کشسان وینکلر- پسترناک
  • محیا محمدی، مصطفی سفیدگر* صفحات 2877-2886
    امروزه مدل های ریاضی و روش های عددی با توجه به توانایی شان در پیش بینی و درک روند درمان سرطان، بسیار مورد توجه قرار می گیرند. در این پژوهش رسانش دارو به تومور جامد با درنظرگرفتن بافت نرمال اطراف آن با مدل سازی هم زمان جریان خون در شبکه مویرگی دینامیک و جریان میان بافتی و اضافه کردن معادله انتقال ماده حل شدنی به معادلات جریان سیال مورد مطالعه قرار گرفته است. در کار حاضر، برای اولین بار دارورسانی با مدل جامع چندمقیاسی با درنظرگرفتن دو رگ والد با تعداد شاخه ها و فشارهای ورودی و خروجی متفاوت مطالعه شده است. در این مقاله پس از بررسی رفتار جریان درون مویرگی در ارتباط با جریان سیال میان بافتی، توزیع غلظت دارو در زمان های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج وابستگی نحوه رسانش دارو به فشار سیال میان بافتی، فشار رگ والد و در واقع فشار خون هر بیمار و ساختار شبکه مویرگی را نشان می دهند. همچنین افزایش حدود 20% غلظت متوسط دارو در ناحیه توموری در مطالعه حاضر نسبت به مطالعه قبلی گروه با یک رگ والد، گواهی بر نقش کلیدی سیستم مویرگی و پارامترهای وابسته به آن است.
    کلیدواژگان: رسانش دارو، تومور جامد، جریان درون مویرگی، جریان سیال میان بافتی، توزیع غلظت دارو
  • الهام رمضان زاده، زهرا رحمانی*، محمدحسن قاسمی صفحات 2887-2894
    در این مقاله دنبال یابی مسیرمرجع براساس کنترل مد لغزشی ترمینال برای یک ربات سیار چرخ دار پیشنهاد شده است و روش پیشنهادی روی یک ربات سیار به صورت عملی پیاده سازی شده است. ربات محرک چرخ دار یک سیستم غیرهولونومیک غیرخطی که دارای دو ورودی برای کنترل است و دارای سه متغیر حالت و یک قید غیرهولونومیک است. برای کنترل این سیستم در این مقاله ابتدا با تبدیل معادلات سیستم غیرهولونومیک به فرم زنجیره ای، معادلات ربات سیار چرخ دار برای معادلات زنجیره ای تعمیم یافته استخراج می شود. سپس روش کنترل مد لغزشی ترمینال زمان محدود برای کنترل دنبال یابی مسیر مرجع این سیستم  ارائه  می شود. پس از آن با استفاده از یک محیط شبیه سازی گرافیکی در نرم افزار متلب  قابل اجرا است. روش پیشنهادی برای ربات سیار چرخ دار مورد استفاده در آزمایشگاه شبیه سازی می شود. نتایج شبیه سازی در محیط گرافیکی کارآیی روش پیشنهادی را در مقایسه با روش کنترل مد لغزشی کلاسیک به خوبی نشان می دهد. در پایان نتایج عملی پیاده سازی کنترل کننده برای دنبال یابی مسیر مرجع ارائه شده روی ربات سیار نشان داده شده است. نتایج حاصل از پیاده سازی عملی به خوبی عملکرد مناسب روش پیشنهادی را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: سیستم های غیرهولونومیک، ربات سیارچرخ دار، کنترل مد لغزشی، کنترل کننده مد لغزشی ترمینال، شبیه ساز گرافیکی
  • محمد نوابی*، شهرام حسینی صفحات 2895-2905
    انجام مانور با بیشترین دقت، سرعت و کمترین توان همواره از چالش های مطرح در زمینه طراحی سیستم کنترل ماهواره ها و فضاپیماها بوده است. در این مقاله انواع روش های کنترلی برای کنترل وضعیت ماهواره به دور از پیچیدگی مدل سازی عملگرها ولی در حضور عدم قطعیت و اغتشاشات موجود در ماهواره ها مقایسه شد تا پاسخی صریح برای کمینه کردن معیار اولرینت به دست آید که این معیار انتگرال زاویه اویلر بین دستگاه بدنی و هدف، حول محور اویلر در طول زمان و به نوعی تفسیری از سرعت عملکرد و خطای وضعیت ماهواره در هر سه محور کنترلی محسوب می شود. ابتدا با استفاده از کنترل تناسبی- مشتق گیر، مقایسه معیار اولرینت در اعمال روابط سینماتیکی مختلف (معادلات نرخی اویلر، معادلات بردارهای کواترنیون و معادلات ماتریس کسینوس هادی) به مدل خطی و غیرخطی ماهواره انجام شد و سپس با استفاده از روابط سینماتیک کواترنیون که کمترین مقدار اولرینت را داشت، با تغییر کنترل کننده تناسبی- مشتق گیر به کنترل کننده های بهینه تنظیم کننده مربعی خطی، جایابی قطب، تطبیقی، فازی و تطبیقی- فازی به مقایسه معیار اولرینت بین روش های مختلف پرداخته شد تا بهترین روش ازلحاظ رفتار فرکانسی پاسخ، کمترین میزان معیار اولرینت و کمترین تلاش کنترلی برای کنترل وضعیت ماهواره و مقابله با اغتشاش و نامعینی به دست آید.
    کلیدواژگان: کنترل وضعیت ماهواره، اولرینت، تطبیقی- فازی، مقایسه کنترل کننده ها
  • علی اکبرزاده، محمدحسین شفیعی میم* صفحات 2907-2916
    در مقاله حاضر به بررسی تاثیر تعداد پره های یک توربین گازی محوری دو طبقه بر عملکرد آن با استفاده از روش های عددی پرداخته شده است. توربین گازی مدلF5  شرکت جنرال الکتریک انتخاب شده و مشخصات هندسی این مدل در مطالعه حاضر ایجاد و لحاظ شده است. برای این هدف ابتدا هندسه پره های توربین با ابعاد واقعی و فضای عبوری سیال، بین پره ها، به صورت مجزا ایجاد شده و سپس هندسه ایجاد شده شبکه بندی شده است. در نهایت پس از قراردادن پره های شبکه بندی شده در کنار هم و ایجاد مدل نهایی توربین در نرم افزار Ansys CFX، معادلات سه بعدی پیوستگی، اندازه حرکت و انرژی در حوزه محاسباتی حل می شود. اثرات دیواره بر جریان آشفته با استفاده از مدل آشفتگی انتقال تنش برشی محاسبه شده است. قبل از هر گونه تغییری در توربین اصلی ابتدا مطالعه عددی روی آن انجام شده و نتایج به دست آمده با نتایج تجربی که از نیروگاه داده شده مقایسه شد که تطابق خوبی را نشان می دهد. سپس به منظور بررسی تاثیر تعداد پره های توربین بر عملکرد آن در هر گام تعداد پره های یک ردیف از چهار ردیف پره های توربین مورد پژوهش تغییر داده شده و بررسی ها روی توربین تغییر یافته انجام می شود. در ادامه برای بررسی اثر تغییر ایجاد شده بر عملکرد توربین نتایج به دست آمده از حل مساله فوق با مدل اصلی مقایسه شده است. نتایج به دست آمده افزایش 0/83% توان تولیدی و افزایش 0/81% بازده توربین را برای افزایش تعداد پره های استاتور ردیف دوم از 62 به 71 پره نشان می دهد.
    کلیدواژگان: تعداد پره، توربین محوری، توان تولیدی، بازده توربین
  • مهدی حبیبی، جلال یوسفی، مهدی احمدی نجف آبادی* صفحات 2917-2925
    جدایش یا ترک خوردگی بین لایه ای یکی از مهم ترین عیوب در مواد کامپوزیتی لایه ای است. وجود این عیب در یک سازه باعث کاهش استحکام و در نتیجه از کار افتادگی آن سازه می شود. برای بررسی عوامل موثر در جدایش بین لایه ای نیاز به تحلیل پارامترهای موثر در بارگذاری است. در این مقاله تاثیر تغییر نرخ بارگذاری بر مکانیزم خرابی در مود I شکست با استفاده از آکوستیک امیشن برای نمونه های تک جهته ساخته شده از الیاف شیشه/رزین اپوکسی مورد تحلیل و بررسی قرار می گیرد. ابتدا نمونه های کامپوزیتی مطابق استاندارد ساخته شده و با نرخ های مختلف جابه جایی تحت بارگذاری قرار داده می شوند. داده های نیرو، جابه جایی و میزان رشد ترک بر حسب زمان برای نرخ های متفاوت بارگذاری برای محاسبه دقیق نرخ آزادسازی انرژی کرنشی علاوه بر اکستنسیومر از دوربین دینو هم استفاده شده است. در این مقاله روشی با قابلیت اطمینان بالا برای ارزیابی جدایش بین لایه ای در کامپوزیت های لایه ای با استفاده از روش نشر آوایی پیشنهاد شده است. با مقایسه دیتاهای مکانیکی و سیگنال های آکوستیک امیشن، رفتار مکانیکی به دست آمده برای هر نرخ بارگذاری، مشخص می شود به طوری که رفتار مکانیکی ماده کامپوزیتی با تغییر نرخ بارگذاری کاملا متفاوت خواهد بود. نتایج نشان می دهد که با افزایش نرخ بارگذاری، رزین خاصیت الاستیکی خود را از دست داده و نمونه از خود رفتار سختتری نشان داده و کاملا ترد عمل می کند به گونه ای که فرآیند خرابی قطعه عوض می شود. با استفاده از سیگنال های آکوستیک امیشین روند خرابی و رشد ترک صحت سنجی شد. مقادیر چقرگی شکست حاصل از تجمع سیگنال های انرژی آکوستیک امیشن تطابق خوبی با مقادیر تجربی داشته است.
    کلیدواژگان: کامپوزیت لایه ای، مکانیزم خرابی، جدایش بین لایه ای، نرخ بارگذاری، آکوستیک امیشن
  • ندا رجبی، محمد مقیمان* صفحات 2927-2934
    احتراق همزمان زیست توده و سوخت های فسیلی در کوره های صنعتی روشی مناسب برای کاهش اثرات زیست محیطی ناشی از فعالیت بشر، با سرمایه گذاری قابل قبول است. در این مقاله نتایج حاصل از شبیه سازی عددی احتراق همزمان کنسانتره های سولفیدی و سه سوخت کمکی شامل گازوئیل، نفت و زیست توده خاک اره در کوره فلش ذوب مس با هم مقایسه شده اند. برای مدل سازی جریان آشفته و فرآیند احتراق به ترتیب از مدل های RNG,k-ε و تابع چگالی احتمال (pdf) استفاده شده است.  این مطالعه با هدف بررسی توزیع دمای کوره و آلاینده های احتراقی انجام شده است. نتایج شبیه سازی عددی نشان می دهد که دمای شعله حاصل از احتراق گازوئیل و خاک اره به عنوان سوخت کمکی به ترتیب بیشترین و کمترین مقدار را دارد. وجود نیتروژن در ترکیب شیمیایی خاک اره منجر می شود در احتراق زیست توده علی رغم دمای پایین شعله، کسر جرمی آلاینده NOx افزایش می یابد. همچنین در احتراق خاک اره با وجود اکسیژن زیاد، مقدار تولید آلاینده های گوگردی SO2 در نواحی دما بالای کوره و SO3 در نواحی دما پایین مشعل سوخت کمکی افزایش می یابند. زیرا SO2 در دماهای نسبتا بالا (K1273>)  و در شرایط غنی از اکسیژن و گونه SO3 در دماهای نسبتا پایین با وجود اکسیژن اضافی تشکیل می شود. مقدار تولید آلاینده CO در احتراق خاک اره نسبت به مقدار حاصل از احتراق گازوئیل و نفت بسیار ناچیز است.
    کلیدواژگان: زیست توده، کوره فلش، احتراق هم زمان، آلاینده ها، احتراق
  • مجید مختاری، مصطفی تقی زاده*، محمود مزارع صفحات 2935-2944
    مقابله با اغتشاشات و عدم قطعیت های سیستم و همچنین تعقیب مسیرهای مرجع از اساسی ترین مسائل در کنترل ربات های اسکلت خارجی پایین تنه است. از کنترل کننده های مقاومی که در کنترل ربات های اسکلت خارجی می توان از آن استفاده کرد، کنترل کننده PID مد لغزشی (PIDSMC) است. این کنترل کننده با تعریف سطح لغزش کنترل کننده مد لغزشی بر مبنای کنترل کننده PID حاصل شده و از مهم ترین  مشکل ات کنترل کننده PIDSM وجود پدیده چترینگ است. برای حذف پدیده چترینگ در کنترل کننده PIDSM از یک لایه مرزی در اطراف سطح لغزش استفاده می شود. در این حالت نه تنها پدیده چترینگ به طور کامل حدف نمی شود بلکه میزان مقاومت کنترل کننده نیز کاهش می یابد. در این مقاله برای حذف پدیده چترینگ و افزایش مقاومت سیستم از کنترل کننده PID مد لغزشی فراپیچشی (STPIDSM) استفاده شده است. در این حالت کنترل کننده ذاتا و بدون تعریف لایه مرزی، پدیده چترینگ را با حفظ مقاومت سیستم کاهش می دهد. همچنین به منظور مقابله با اغتشاشات و عدم قطعیت های با دامنه نامعلوم سیستم، روش تطبیقی کنترل فعال نیرو به عنوان حلقه اصلاحی ورودی کنترلی با کنترل کننده STPIDSM ترکیب شده است. در روش کنترل فعال نیرو، ورودی کنترلی در هر لحظه بر مبنای تخمین ممان اینرسی لینک های ربات اصلاح می شود. برای دستیابی به حداکثر کارآیی، پارامترهای کنترل کننده پیشنهادی به کمک روش بهینه سازی جستجوی هارمونی به صورت بهینه تعیین شده اند. عملکرد روش کنترلی ارائه شده با کنترل کننده STPIDSM بهینه مقایسه شده است. نتایج حاصل، بیانگر کاهش سه معیار خطای ITAE، ITASE و IASE برای روش کنترلی پیشنهادی به ترتیب به میزان 39، 48 و 66% نسبت به کنترل کننده STPIDSM است.
    کلیدواژگان: ربات اسکلت خارجی، کنترل کننده PID، کنترل کننده مد لغزشی فراپیچشی، کنترل فعال نیرو
  • رضا صادقی دودران، سیدعلی اکبر صالحی نیشابوری*، مصطفی نبی پور، سید حسین مهاجری، امیررضا زرراتی صفحات 2945-2953
    دستگاه سرعت سنج صوتی یکی از ابزارهای متداول اندازه گیری میدان جریان در کانال های باز است. علاوه بر خطاهای ذاتی دستگاه سرعت سنج صوتی، حضور حسگرهای دستگاه درون جریان می تواند موجب تغییر الگوی جریان و تشدید آشفتگی در حجم نمونه گیری شود که بر نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی موثر خواهد بود. برای بررسی این موضوع در این مطالعه به منظور تفکیک اثر تداخل فیزیکی سرعت سنج صوتی از خطای ذاتی آن، سرعت جریان به وسیله سرعت سنج تصویری ذرات در دو حالت حضور فیزیکی سرعت سنج صوتی و عدم حضور آن (در محدوه حجم نمونه گیری) در یک کانال مرکب برداشت شد. نتایج حاصل از  این تحقیق نشان داد که اثر تداخلی سرعت سنج صوتی جانب نگر در سرعت طولی در محدوده حجم نمونه گیری باعث افزایش سرعت طولی به میزان 7/1% شده و این اثر در سرعت های ثانویه شدید تر است به طوری که در شرایط آزمایش حاضر، حضور سرعت سنج صوتی جانب نگر باعث تغییر سرعت عرضی به میزان 5/4 برابر و تغییر سرعت قائم به میزان 7/2 برابر حالت عدم حضور سرعت سنج می شود. بررسی شدت های آشفتگی نشان داد که حضور سرعت سنج صوتی جانب نگر باعث افزایش شدت آشفتگی طولی می شود در حالی که بر شدت آشفتگی عرضی و قائم تاثیر چندانی ندارد. همچنین بررسی تنش رینولدز قائم در دوحالت حضور و عدم حضور سرعت سنج صوتی نشان داد که مقادیر اندازه گیری شده در دو حالت اختلاف دارند و حضور سرعت سنج صوتی 30% تنش رینولدز قائم را در محل حجم کنترل کاهش می دهد.
    کلیدواژگان: سرعت سنج صوتی جانب نگر، سرعت سنج تصویری ذرات، الگوی جریان، پارامترهای آشفتگی، تداخل سرعت سنج صوتی
  • رضا نظامی، محسن غضنفری* صفحات 2955-2964
    تحلیل ارتعاشات ورق از موضوعات مهم در زمینه طراحی بدنه واگن قطار پرسرعت است. سازه مورد استفاده در بدنه واگن قطار تحت بارهای دینامیکی قرار می گیرند، به همین خاطر تحلیل ارتعاش آن و به دست آوردن میزان خیز و خمش سازه در طراحی آن مورد اهمیت است. ورق مورد استفاده در بدنه واگن قطار پرسرعت از نوع کامپوزیت است. ورق کامپوزیتی به خاطر مزایای زیاد نسبت به سایر ورق ها همچون وزن کم، استحکام بالا و چه از لحاظ صرفه اقتصادی مورد توجه هستند. در این مقاله به تحلیل ارتعاشات آزاد غیرخطی ورق بدنه واگن مورد استفاده در قطارهای پرسرعت پرداخته شده است. ابتدا ورق ساندویچی سه لایه مورد استفاده در بدنه واگن قطارهای پرسرعت را به یک ورق تک لایه ارتوتروپیک معادل تبدیل کرده و معادلات حرکت ورق ارتوتروپ معادل را با استفاده از تئوری ون- کارمن مدل و از روش گالرکین حل شده و فرکانس های غیرخطی چهار مود اول سیستم را با استفاده از روش های VIM و حل عددی به دست آمده است، در پایان نیز اثر پارامترهای مختلف ورودی مساله روی فرکانس های غیرخطی 4 مود اول بررسی شده است. از مقایسه فرکانس های طبیعی به دست آمده از روش VIM با شرایط اولیه نزدیک به صفر نسبت به ارتعاشات خطی اختلاف کمتر از 0/1% مشاهده می شود. از نتایج حاصل شده مشاهده می شود که با افزایش مدول الاستیسیته رویه و افزایش ضخامت رویه و هسته ورق ساندویچی فرکانس های طبیعی افزایش می یابند. همچنین به دلیل غیرخطی بودن معادلات ارتعاشی ورق، با افزایش شرایط اولیه، فرکانس های طبیعی افزایش می یابند.
    کلیدواژگان: ارتعاشات آزاد غیرخطی، بدنه واگن قطارهای پرسرعت، ورق ارتوتروپیک معادل، روش VIM
  • محمد شهرجردی، حامد صفی خانی* صفحات 2965-2978
    در این مقاله به بررسی فنی- اقتصادی بارهای حرارتی و برودتی در دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه اراک پرداخته شده است. سیستم های سنتی، مدرن و پرکاربرد تهویه مطبوع مانند سیستم های CAV، VAV، فن کوئل (بررسی هر سه سیستم ذکرشده با چیلر جذبی شعله مستقیم و چیلر تراکمی اسکرو)، سیستم VRF، کولر گازی و کولر آبی (مجموعا 9 سیستم مختلف) برای دانشکده طراحی و به صورت فنی- اقتصادی با یکدیگر مقایسه می شود. در این بررسی هزینه های مصارف آب، برق و گاز، خرید سیستم ها و تجهیزات مربوطه، نصب تجهیزات، تعمیرات و نگهداری سیستم های مورد بررسی، محاسبه و با یکدیگر مقایسه می شوند و سپس این کار در بارهای برودتی مختلف نیز انجام می شود تا نتایج به دست آمده مختص دانشکده فنی دانشگاه اراک نباشد و قابل استفاده برای تمامی سیستم های موجود در کل ایران باشد. در پایان نشان داده شده است که کولر آبی کمترین هزینه جاری و اولیه را در میان سیستم های دیگر دارا می باشند؛ ولی از آنجایی که این سیستم قابلیت تعیین مقدار رطوبت و دمای ایده آل برای فضا مورد نظر را ندارند، نمی توان آن را به عنوان یک سیستم ایده آل و استاندارد در نظر گرفت. همچنین نشان داده شده است که هزینه های اولیه و جاری در چیلرهای تراکمی کمتر از چیلرهای جذبی است و سیستم های VAV نسبت به سیستم های CAV و فن کویل عملکرد بهتری دارند و سیستم VRF بعد از سیستم کولر آبی دارای کمترین هزینه جاری و اولیه بین سیستم های مورد بررسی به خصوص سیستم کولر گازی است و می توان این سیستم را به علت کنترل هوشمند و بهینه به عنوان یک سیستم ایده آل انتخاب نمود.
    کلیدواژگان: سیستم های سرمایشی و گرمایشی سنتی و مدرن، بررسی فنی و اقتصادی، بهینه سازی مصرف انرژی، دبی متغیر
  • محسن آقایی، فرشاد نظری، محمد هنرپیشه* صفحات 2979-2986

    عملیات حرارتی کوئنچ یکی از فرآیندهای پر کاربرد در صنعت بوده که تاثیر بسیاری بر خواص مواد دارد. شناخت دقیق اثرات این فرآیند بر رفتار مواد می تواند در استفاده بهتر از این فرآیند موثر باشد. در این پژوهش اثر محیط کوئنچ بر رفتار مکانیکی فولاد پر کاربرد AISI 1045 بررسی شده و تنش پسماند ایجاد شده در ساختار ماده مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا از سه محیط آب، روغن و نمک مذاب استفاده شده است و پس از بررسی استحکام و کانتور سختی ایجاد شده توسط هر یک از این سه محیط، تنش پسماند حاصل از این فرآیند به روش کانتور مورد بررسی قرارگرفته است. همچنین عدم قطعیت تنش پسماند در محیط با ضریب اثرگذاری، بیشتر مطالعه شده است. بررسی نتایج نشان می دهد که کوئنچ در آب می تواند سختی بیشتر، استحکام بالاتر و تنش پسماند فشاری بیشتر همراه با عمق نفوذ بالاتری را نسبت به سایر محیط ها ایجاد نماید اما ناهمگنی ساختار بین سطح و مرکز قطعه نیز بیشتر است. در حالی که کوئنچ در محیط نمک مذاب با حفظ همگنی ساختار نزدیک به حالت آنیل، می تواند ضمن افزایش سختی و استحکام، تنش پسماند فشاری با عمق نفوذ حدود 1/3میلی متر ایجاد نماید. بررسی عدم قطعیت کوئنچ در محیط آب نشان داد بزرگترین خطا در تنش های پسماند اندازه گیری شده حدود 9% بوده و خطای ناشی از هموارکردن داده ها بیشترین اثر را در اندازه گیری تنش پسماند به روش کانتور دارد.

    کلیدواژگان: عملیات حرارتی کوئنچ، خواص مکانیکی، تنش پسماند، همگنی ساختار، عدم قطعیت، فولاد AISI 1045
  • حسین کارامد، ستار مالکی، عطیه اندخشیده* صفحات 2987-2997
    در این مقاله میکروسکوپ نیروی اتمی بر اساس تئوری غیرکلاسیک غیرمحلی مدل سازی شده و ارتعاشات غیرخطی در این سیستم تحلیل و کنترل می شود. در این مدل سازی معادله حاکم بر نانوکانتیلور اویلر- برنولی  با در نظر گرفتن غیرخطی هندسی فون کارمن و بر اساس تئوری الاستیسیته غیرمحلی ارینگن با استفاده از اصل همیلتون استخراج می شود. در گام بعد با به کاربردن روش گالرکین، معادله دیفرانسیل حاکم بر دینامیک میکروسکوپ نیروی اتمی در حضور نیروهای جاذبه و دافعه واندروالس به دست می آید. معادله غیرخطی حاکم با استفاده از روش مقیاس های زمانی چندگانه حل شده و تشدیدهای اولیه و ثانویه میکروسکوپ نیروی اتمی مطالعه می شود. در این راستا منحنی های پاسخ فرکانسی و دامنه پاسخ برحسب دامنه تحریک، برای تشدیدهای اولیه، سوپرهارمونیک و ساب هارمونیک به ازای مقادیر مختلف پارامتر غیرمحلی رسم می شود. بر این اساس، نشان داده می شود که تشدیدهای اولیه، سوپرهارمونیک و ساب هارمونیک میکروسکوپ نیروی اتمی به طور چشمگیری تحت تاثیر پارامتر غیرمحلی هستند. نتایج به دست آمده نشان می دهند که استفاده از تئوری غیرمحلی برای تحلیل ارتعاشات غیرخطی میکروسکوپ نیروی اتمی یک ضرورت اساسی است. سپس، علاوه بر تحلیل دینامیکی، با طراحی و به کاربردن کنترلر مقاوم تطبیقی فازی، ارتعاشات آشوبناک در مدل غیرمحلی میکروسکوپ نیروی اتمی به طور کامل کنترل و حذف می شود. برای این کار کنترلر مقاوم تطبیقی فازی به عنوان یک روش قدرتمند به منظور کنترل آشوب در مدل غیرمحلی میکروسکوپ نیروی اتمی استفاده می شود. نتایج به دست آمده در فرآیند طراحی و کنترل میکروسکوپ نیروی اتمی کاربرد دارد.
    کلیدواژگان: میکروسکوپ نیروی اتمی، نانوکانتیلور، تئوری غیرمحلی، مقیاس های زمانی چندگانه، کنترل آشوب
  • سید علیرضا مصطفوی، حامد صفی خانی*، جاوید زمانی صفحات 2999-3005
    آلودگی هوا یکی از نتایج توسعه صنعتی است که با افزایش جمعیت و گسترش شهرنشینی، توسعه حمل ونقل و افزایش میزان مصرف سوخت، روز به روز بر شدت آن افزوده می شود. آگاهی از کیفیت هوا و روند تغییرات آلاینده ها در موقعیت های مکانی مختلف در شهر می تواند نقش مهم و موثری در مدیریت سلامت شهری و سیاست گذاری کلان داشته باشد. اولین گام عملی در کاهش سطح آلاینده ها داشتن اطلاعات کافی از جزئیات آلایندگی شامل نوع، میزان و فراوانی رخداد در طول سال است تا نوع آلایندگی موجود و منبع تولید آن مشخص شود. در این مقاله با استفاده از داده های تجربی به دست آمده از ایستگاه های اندازه گیری کیفیت هوای موجود در سطح شهر ساوه، نتایج تحلیل های ساعتی، روزانه، ماهانه، فصلی و سالانه آلاینده های مختلف مورد مطالعه و بررسی دقیق قرار گرفته است. در پایان علاوه بر راهکارها و پیشنهادهای کلی برای کاهش سطح آلودگی هوای شهر ساوه، مشخصا دو راهکار دقیق شامل احداث یک زیر گذر و احداث یک کمربندی که هندسه و ویژگی های دقیق هریک در مقاله ذکر شده ارائه شده است.
    کلیدواژگان: محیط زیست، آلودگی هوا، ساوه، ایستگاه های اندازه گیری کیفیت هوا، ذرات معلق، زیرگذر و کمربندی
  • زهرا جوادی، مهدی میانسری*، بهرام قربانی صفحات 3007-3022
    با توجه به بحران آب و انرژی، بهبود راندمان سیستم های حرارتی و بازیافت حرارت به همراه استفاده از فرآیند شیرین سازی آب، در سال های اخیر توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده است. بدین منظور فرآیند آب شیرین کن حرارتی و کلکتورهای خورشیدی در نیروگاه های بخار مورد استفاده قرار گرفتند. در این مطالعه یک ساختار یکپارچه تولید هم زمان آب شیرین و توان با استفاده از ترکیب سیستم کلکتورهای خورشیدی، نیروگاه بخار تولید توان، سیکل ORC و سیکل آب شیرین کن چند اثره حرارتی توسعه داده شده است. این ساختار یکپارچه قابلیت تولید آب شیرین به میزان kg/s762/6، توان 104/1مگاوات درسیکل رانکین و 306/7مگاوات در نیروگاه بخار را دارد. در این ساختار یکپارچه به ترتیب بازده نیروگاه بخار 37/24% و بازده اگزرژی کل 78/54% است. آنالیز اگزرژی ساختار یکپارچه نشان می دهد که بیشترین تخریب اگزرژی به ترتیب در کلکتورهای خورشیدی به میزان 45/2% و مبدل های حرارتی به میزان 37/27% رخ می دهد. با توجه به آنالیز اقتصادی، ساختار یکپارچه توسعه داده شده به ترتیب دارای زمان بازگشت سرمایه 3/838سال و قیمت تمام شده محصول$/kWh  0/0325 است. به علاوه با استفاده از آنالیز حساسیت تاثیر پارامترهای مختلف روی عملکرد ساختار یکپارچه مورد بررسی قرار گرفت.
    کلیدواژگان: نیروگاه بخار، کلکتور خورشیدی بشقابکی، سیکل تولید توان ORC، آب شیرین کن چند اثره، آنالیز اگزرژی اقتصادی
  • حمیدرضا آقایی، محسن ثقفیان*، داوود سعیدی صفحات 3023-3030
    امروزه استفاده از امواج فراصوتی به منظور جداسازی ذرات یا سلول ها رو به گسترش است. یکی از عوامل تاثیرگذار در جداسازی، تغییر شکل سلول است که ناشی از امواج فراصوتی است. مشهورترین مدل های مورد استفاده برای تغییر شکل، دو مدل الاستیک و ویسکوالاستیک هستند. در این پژوهش سلول در محیط سیال و تحت اثر امواج فراصوتی مدل شده و تغییر شکل ها به دست آمده است. برای رسیدن به این منظور معادله هلمهولتز که ترکیب معادلات اختلالی امواج فراصوتی و معادله ناویر استوکس است، حل می شوند و فشار آکوستیک به دست می آید. سپس این فشار به عنوان عامل تغییر شکل بر سلول اعمال می شود و با کمک برهم کنش سیال و جامد، تغییر شکل به دست می آید. در این پژوهش در ابتدا تغییر شکل سلول با خواص الاستیک ارائه شده و با پژوهش های تجربی پیشین اعتبارسنجی صورت گرفته است. در نهایت تغییر شکل برای سلول با فرض خواص ویسکوالاستیک که تاکنون از آن برای مدل سازی تغییر شکل در میدان آکوستیک استفاده نشده به دست آمده و ارائه شده است. نتایج نشان دهنده این است که مدل ویسکوالاستیک برای سلول تطابق بهتری در مقایسه با مدل الاستیک با نتایج تجربی دارد. هم چنین تاثیر فرکانس روی نسبت منظری نیز بررسی شده است. با افزایش فرکانس از 2 به 8مگاهرتز، نسبت منظری 0.3 افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: امواج فراصوتی، ویسکوالاستیک، تعامل سیال با سازه
  • فرید قدوسی بروجنی، حسین جلالی فر*، سعید جعفری، امیر رفعتی صفحات 3031-3038
    مچالگی لوله های جداری همه ساله هزینه های زیادی را بر شرکت های تولیدکننده نفت و گاز تحمیل می کند. این مشکل نه تنها در زمان حفاری در برخی سازندها مشاهده می شود بلکه مدت ها بعد از تکمیل و بهره برداری نیز می تواند باعث بروز مشکلاتی شود. پیش بینی دقیق میزان فشار مچالگی فاکتور بسیار مهمی در طراحی لوله های جداری است. مچالگی لوله های جداری به طور کلی تابعی از خواص ژئومکانیکی سازند و خواص مکانیک جامداتی لوله های جداری است. از جمله خواص مکانیک جامداتی تاثیرگذار بر مچالگی لوله جداری می توان به بیضی بودن لوله جداری و تفاوت در ضخامت لوله جداری و وجود تنش پسماند در هنگام ساخت لوله جداری اشاره کرد. در این تحقیق به بررسی رفتار مچالگی لوله ی جداری با درنظرگرفتن خزش سازند و عیوب ساخت لوله با استفاده از روش های عددی پرداخته شده است نتایج حاصل نشان می دهند که عیوب ساخت لوله از قبیل بیضی بودن و خارج از مرکزی لوله تا حد زیادی می تواند باعث کاهش مقاومت مچالگی لوله جداری گردد این کاهش مقاومت به حدی است که لوله جداری در زمان های ابتدایی قرارگرفتن در چاه دچار کرنش پلاستیک زیادی شده و مچاله می شود و عیوب ساخت، نسبت به پدیده خزش سنگ نمک تاثیر بیشتری بر مچالگی لوله جداری دارد.
    کلیدواژگان: مچالگی لوله جداری، عیوب ساخت لوله، خزش سنگ نمک، مدل سازی عددی
  • مهین قنادی، سیدفصل الله ساغروانی*، حمید نیازمند صفحات 3039-3049
    در این تحقیق با استفاده از عکس برداری پرسرعت و تکنیک پردازش تصویر تشکیل میکرو- نانو حباب در لوله ونتوری مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور دو نمونه لوله ونتوری با ابعاد مختلف از جنس پلکسی گلس که سبک و شفاف است ساخته شده و با دبی های مختلفی از جریان آب مورد آزمایش قرار گرفته اند. پس از تزریق هوا به داخل لوله ونتوری، با استفاده از دوربین با سرعت بالا از جریان دوفازی عبوری از داخل لوله ونتوری عکس برداری شده است. عکس های تهیه شده توسط نرم افزار متلب مورد پردازش قرار گرفته است. پس از بررسی نتایج و به دست آوردن قطر متوسط حباب ها، تعداد میکرو- نانو حباب ها و سرعت در مرکز لوله ونتوری به دست آمده و نمودارهای مربوطه مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که کاهش طول بخش گلوگاه باعث ریزترشدن حباب ها می شود و با افزایش دبی جریان در لوله ونتوری نیزحباب ها ریزتر می شوند و میکرو- نانو حباب های بیشتری تشکیل می شود.
    کلیدواژگان: میکرو- نانو حباب، متلب، لوله ونتوری، پردازش تصویر، عکس برداری پرسرعت
  • محدثه معینیان، امیر تقوی پور* صفحات 3051-3062
    سیستم محرکه هیبرید الکتریکی پلاگین تکنولوژی جدید و گزینه ای مناسب به منظور کاهش حجم آلاینده ها در سطح شهر است. باتری خودروهایی که این سیستم را دارند علاوه بر شارژ از طریق موتور احتراقی و بازیابی انرژی ترمزی، می توانند به یک منبع خارجی وصل شده و شارژ شوند. این مدل خودروها مسافتی را به صورت کاملا الکتریکی طی می کنند، به همین علت دارای باتری های نسبتا بزرگی هستند و کمتر از موتور احتراقی استفاده می کنند و در نتیجه میزان سوخت کمتری مصرف می کنند. هدف این تحقیق طراحی روند اندازه گذاری اجزای اصلی سیستم محرکه هیبرید الکتریکی پلاگین و طراحی یک کنترلر بهینه است که به صورت یک نرم افزار هوشمند ارائه شده است. در این نرم افزار اندازه موتور احتراقی، موتور الکتریکی و باتری با توجه به اطلاعات ورودی براساس نحوه عملکرد اجزا نشان داده می شود و پس از آن با استفاده از یک کنترلر پیش بین مصرف سوخت و آلاینده های منتشر شده در چرخه رانندگی شبیه سازی می شود. به منظور اطمینان از درستی عملکرد نرم افزار از اطلاعات یک نمونه خودروی هیبرید الکتریکی پلاگین ساخته شده استفاده شده است که خروجی های نرم افزار با مقادیر اعلام شده برای خودرو مطابقت دارند. استفاده از این نرم افزار در مرحله اول طراحی یک خودروی هیبرید الکتریکی پلاگین بسیار مفید است.
    کلیدواژگان: سیستم محرکه هیبرید الکتریکی پلاگین، نرم افزار اندازه گذاری، سیستم مدیریت انرژی
  • حسین نادری، حسن علم خواه*، یوسف مظاهری صفحات 3063-3069
    هدف از این تحقیق، ایجاد پوشش نانوساختار TiAlN بر زیرلایه فولاد تندبر HSS با استفاده از روش تبخیر قوس کاتدی و نیز بررسی تاثیر درصد چرخه کار بر خواص سطحی پوشش از جمله مورفولوژی و ساختار سطح، ضخامت پوشش و رفتارمکانیکی پوشش نانوساختار است. برای مشخصه یابی پوشش ها از دستگاه های پرتوی اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی بهره گرفته شد. همچنین برای ارزیابی رفتارمکانیکی از آزمون میکروسختی استفاده شد. مطالعات نشان می دهد که با تغییر درصد چرخه کار در فرآیند لایه نشانی، مقدار و اندازه ماکروذراتی موجود در پوشش تغییر یافته که این امر در زبری سطح و مورفولورژی آن تاثیرگذار است. این عامل به باردارشدن ماکروذراتی تولیدشده در اتمسفر لایه نشانی مربوط می شود. همچنین به دلیل اینکه تغییرات اندازه دانه به تغییرات درصد چرخه کار وابسته است که این تغییرات نیز  بر خواص مکانیکی پوشش اثرگذار خواهد بود که با مکانیزم لایه نشانی در درصدهای مختلف چرخه کار مرتبط است. بنابر آزمون های سختی گرفته شده هنگامی که چرخه کار از 25% به 50% افزایش می یابد سختی از 3168ویکرز به 3817ویکرز افزایش پیدا می کند اما با افزایش چرخه کار از 50% به 75%، سختی به 3582 ویکرز کاهش  پیدا می کند. در نتیجه با تغییر چرخه کار می توان، درصد بهینه آن برای خواص مکانیکی مطلوب را تعیین نمود. همچنین حداقل ضریب اصطکاک (0/44) و حداقل نرخ سایش، برای پوشش TiAlN با درصد چرخه کار 75% تعیین شد که این می تواند به صافی بهتر و تراکم بالاتر این پوشش نسبت داده شود.
    کلیدواژگان: درصد چرخه کار، رفتار مکانیکی، رفتار سایشی، پوشش نانوساختار TiAlN
  • محمدعلی یزدان پناه جهرمی، کاظم آتشکاری*، محمد کلته صفحات 3071-3082

    فناوری گازی سازی بخش مهمی از فناوری استفاده پاک از سوخت زغال سنگ بشمار می آید. توسعه هرچه بیشتر این فناوری نیازمند درک فرایندها و اثرات متقابل جریان های گاز و ذرات سوخت جامد تزریق شده به درون محفظه گازی ساز می باشد. در این مطالعه به شبیه سازی عددی یک گازی ساز زغال سنگی نمونه ورود هم زمان با استفاده از شرایط عملکردی آزمایشگاهی پرداخته شده است. واکنش ها و پارامترهای سینتیکی فرایند گازی سازی با استفاده از داده های گازی سازی زغال سنگ در مقالات چاپ شده مشابه استخراج شده است. مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی با داده های آزمایشگاهی و دو مطالعه مشابه دیگر به خوبی صحت مدل توسعه یافته را تائید می کند. تمرکز این مطالعه بر دقت مدل های ارائه شده برای فرایند تبخیر مواد فرار از سوخت و بررسی تاثیر تغییر اکسیدکننده از اکسیژن به هوا بر عملکرد گازی ساز می باشد. چهار مدل تبخیر مواد فرار شامل مدل های نفوذ شیمیایی، تک نرخی، کوبایاشی و نرخ ثابت بررسی شده است. روند تغییرات پیش بینی شده برای گونه ها در مدل های مختلف مشابه یکدیگر است و بسته به دقت هر مدل مقدار سینگاز تولیدی تا حدودی با یکدیگر متفاوت می باشد. مدل های کوبایاشی و نرخ ثابت، نرخ تبخیر مواد فرار آزاد شده از سوخت را نسبت به دو مدل دیگر کمتر پیش بینی می کنند. نتایج به دست آمده از مدل نفوذ شیمیایی نسبت به دیگر مدل ها مطابقت بیشتری با داده های آزمایشگاهی دارد اما زمان محاسباتی بالاتری طلب می کند. استفاده از اکسیدکننده هوا به جای اکسیژن سبب کاهش غلظت سینگاز تولیدی و بنابراین کاهش راندمان گازی ساز می گردد.

    کلیدواژگان: گازی سازیشبیه سازی عددیسوخت زغال سنگفرایند تبخیر مواد فرار
  • مرتضی طاهری، مهدی افضلیان، سید علیرضا ذوالفقاری*، حسن حسن زاده صفحات 3083-3093

    آلاینده‏های ذره‏ای در فضاهای داخلی تهدیدی جدی برای سلامتی انسان‏ها محسوب می شوند، ازاین رو شناخت، بررسی و کنترل پخش این ذرات در فضاهای داخلی امری ضروری است. در تحقیق حاضر تاثیر زاویه چرخش بر توزیع و پخش ذرات آلاینده با قید آسایش حرارتی در یک اتاق با دریچه چرخشی در یک سیستم تهویه زیر سطحی مورد مطالعه قرار گرفته است. جهت تحلیل جریان سیال و توزیع ذرات در فضای مورد نظر از توسعه حلگرهای اپن‏فوم در دیدگاه اویلری-لاگرانژی و از مدل دو نقطه ای گایج جهت بررسی شرایط آسایش حرارتی استفاده شده است. میدان جریان و توزیع ذرات با وجود دریچه چرخشی با سه زاویه 45, 30  و 60 مورد بررسی و اعتبارسنجی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که در هر سه حالت فوق، شاخص TSENS در ناحیه آسایش حرارتی قرار دارند. با این حال با تغییر زاویه چرخش از 30 به 60 می توان نارضایتی موضعی ناشی از اختلاف عمودی دما را به اندازه 1 درجه سلسیوس کاهش داد. بررسی تغییر زاویه هوای ورودی نشان می دهند که در زوایای 30 و 60 درجه، درصد ذرات خارج شده با قطر 2.5 میکرومتر به ترتیب برابر 32% و 55% کل ذرات هستند. به عبارت دیگر، با افزایش زاویه هوای ورودی درصد بیش‏تری از ذرات اولیه داخل اتاق خارج می شوند و این رفتار مستقل از اندازه ذرات است. علاوه بر این، با افزایش اندازه ذرات، ذرات بزرگتر سریع‏تر از ناحیه تنفسی خارج شده و ذرات کوچک‏تر مدت زمان طولانی‏تری در هوا باقی می مانند، از این رو ذرات کوچک‏تر تاثیر بیش‏تری بر کیفیت هوای داخل دارند.

    کلیدواژگان: آسایش حرارتی، پخش ذرات، دریچه چرخشی، کیفیت هوای داخل
|
  • M. Gholami, A. Hassani*, H. Afrasiab, M. Kazemiyan Pages 2837-2846
    Biodegradable polymers have widespread usages in the biomedical field, such as stents, sutures, scaffolds, and implants. Due to the importance of behavior of these materials exposed to environmental effects, whether in nature or the human body, extensive researches have been carried out in the last decade that most of them are experimental results and very few are theoretical results. These researches have mainly been performed for specific loading and temperature conditions and so on. For this purpose, in addition to validating the theoretical and empirical relationships derived through the experimental results, the effects of more complex conditions can be considered using the finite element method and numerical solution. In this paper, an analytical relationship extraction method has been presented, as well as the abilities and weaknesses of biodegradable polymers have been investigated by presenting the experimental results of biodegradable polymers. A numerical and finite element analysis is also provided to analyze the behavior of biodegradable polymers. The theoretical analysis and numerical simulation of biodegradable polymers have been carried out using the neo-Hookean hyperelastic model. First, the relationship of stress, versus the stretch has been derived using the strain energy of neo-Hookean material. Next, by assuming a degradation parameter, changes in the properties of the material exposed to environmental effects, according to the time in Abaqus Umat subroutine have been applied to the model. Finally, the accuracy of the simulation has been studied by a comparison between the experimental results and theoretical analyses with numerical solutions.
    Keywords: Biodegradable Polymers, Hyperelasticity, Neo-Hookean, Abaqus Umat Subroutine
  • A. Hadidi*, M.R. Ansari Pages 2847-2856
    In this research, the behaviour of a single droplet of the dielectric field under the effect of the applied external uniform magnetic field has been investigated. Previously, it was thought that no force is applied to the dielectric fluids when exposed to the uniform magnetic field. A stagnant droplet in a quiescent fluid column was considered in order to determination of the net effect of the applied uniform magnetic field. Considering that the droplet behaviour has been investigated in the horizontal plane, the net effect of the gravity on the droplet and the surrounding fluid is also zero. Therefore, any change in the condition of the considered droplet will be due to the effect of the applied magnetic field. Numerical analysis has been used to perform this research. The governing equations of the problem are the continuity, momentum, level set equations for interface simulation, re-initialization and re-construction equations of the level set equations to control the mass dissipation of this method. The governing equations have been discretized and solved by developing code in the Fortran programming environment. The behaviour of the considered droplet in various regimes has been investigated under the different magnitudes of the applied magnetic field. The results of the research in various cases show that stagnant droplet deforms under the effect of the applied magnetic field and starts to vibrate which also induces the motion in the surrounding quiescent fluid.
    Keywords: Droplet, Dielectric Fluid, Uniform Magnetic Field, Vibration, Numerical Analysis
  • M.E. Kazemian*, A.H. Kazemian, S.M. Jaafarian Pages 2857-2863
    In this paper, the effect of the Gurney flap parameters such as the angle of attack, Reynolds number, angle and height of the flap and its location from the escape edge on the lift coefficient of a symmetric airfoil is considered with the help of simulation in computational fluid dynamic software of Fluent. The turbulence model k-ε is used for the two-dimensional domain. Also, the value of the lift coefficient is introduced as a function of effective parameters by the design of experiment (DOE) method and using the backward elimination regression model which is a statistical method for selecting the model and estimated error terms. The value of the airfoil lift coefficient can be determined and predicted by the obtained function. The numerical values derived from the function of the lift coefficient resulted from the design of experiment method are in good agreement with other valid papers. The results show that at the constant attack angle by increasing Gurney flap height, lift coefficient increase. On the other hand, at the constant height of the Gurney flap, this coefficient decreases with increasing angle of attack. Moreover, the lift coefficient increased by increasing the distance of the Gurney flap from the airfoil escape edge at a 90-degree angle and 1.5%, as well as increasing the Reynolds number at a constant height of a Gurney flap.
    Keywords: Airfoil, Lift Coefficient, Gurney Flap, Design of Experiments (DOE) Method
  • I. Ghoytasi, O. Rahmani* Pages 2865-2875

    In this paper, the effects of unified temperature loading and Winkler-Pasternak elastic foundation on the vibration of functionally graded curved nanobeam have been studied. The proposed model is based on the modified couple stress theory and the Timoshenko beam model. The continuous distribution of material along the thickness of functionally graded curved nanobeam is achieved by changing the gradient index in the volume fraction. The governing equations and related boundary conditions are obtained using the Hamilton principle. By analyzing the quantitative and qualitative results in the tables and figures, influences of geometrical and thermo-physical parameters such as gradient index, aspect ratio, unified temperature difference, the ratio of thickness to length scale parameter and arc angle of functionally graded curved nanobeam on the natural frequency for different vibration mode have been interpreted. There is an excellent agreement between the present results and the results of the previous works. Applied temperature loading increases the sensitivity of the natural frequency to the changes in the aforementioned parameters and also increases the range of its changes. Also, applying the Pasternak elastic foundation changes the behavior of the natural frequency to the temperature changes.

    Keywords: Functionally Graded Curved Nanobeam, Thermal Buckling, Free Vibration, Modified Couple Stress, Winkler–Pasternak Elastic Foundation
  • M. Mohammadi, M. Sefidgar* Pages 2877-2886
    Today, mathematical models and numerical methods are highly regarded according to their ability to predict and understand the cancer treatment process. In this research, the drug delivery to the solid tumor with considering its normal surrounding tissue has been studied by stimulating the blood flow in the dynamic capillary network and interstitial flow and adding the solute transport equation to the fluid flow equations. In the present study for the first time, drug delivery has been studied by a multi-scale comprehensive model with considering two parent vessels with different branches and different input and output pressures. In this paper, the intravascular flow was simultaneously simulated with the interstitial fluid flow. The distribution of drug concentration has been investigated at different times. The results show the dependence of the drug delivery to the interstitial fluid pressure, the pressure of the parent vessel and in fact, the blood pressure of each patient, and the capillary network structure. In addition, an increase of about 20% of the average drug concentration in the tumor site in the present study compared to the previous study with a parent vessel is evidence of the key role of the capillary network and its dependent parameters.
    Keywords: Drug Delivery, Solid Tumor, Intravascular Flow, Interstitial Fluid Flow, Distribution of Drug Concentration
  • E. Ramezanzadeh, Z. Rahmani*, M. Hasanghasemi Pages 2887-2894
    In this paper, a trajectory tracking control of a nonholonomic wheeled mobile robot is proposed based on terminal sliding mode control, and the proposed method has been implemented on a wheeled mobile robot. A wheeled mobile robot is a nonlinear nonholonomic system, and it has three extended coordinates and a nonholonomic constraint. First, the equation of wheeled mobile robot for the extended chained form is derived by transformation of the nonholonomic system equation to the extended chained form. Then a finite time terminal sliding mode approach for trajectory tracking control of the wheeled mobile robot is presented. Afterward, with a graphical simulation environment which is applicable in the Matlab software, graphical simulations of wheeled mobile robot’s movement are done. The result of the graphical simulation in comparing with sliding mode control show the performance of the proposed method. Finally, the practical results of implementation of the controller for trajectory tracking of the wheeled mobile robot is shown, and the results show good tracking performance of the proposed method.
    Keywords: Nonholonomic Systems, Wheeled Mobile Robot, Sliding Mode Control, Terminal Sliding Mode Control, Graphical Simulation
  • M. Navabi*, Sh. Hossini Pages 2895-2905
    Maneuvering with the highest speed and low power has always been a challenge to design a satellite and spacecraft control system. In this paper, apart from the complexity of modeling actuators, different control methods were used to control the satellite attitude in the presence of uncertainties and disturbances in satellites, in order to obtain an explicit response to minimize the EULERINT criterion. The EULERINT criterion is the integral of the Euler angles between the body axes and the target around Euler's axis over time and somehow interprets the speed of the satellite maneuver in the three control axes. First, using the proportional-derivative control, the comparison of the EULERINT criterion in the application of different kinematic representations (Euler, quaternion vectors and direction cosine matrix equations) in linear and nonlinear models of the satellite was carried out. Then the comparison of the EULERINT criterion between the different methods was presented using the quaternion kinematic, which has the least amount of EULERINT, through changing the proportional-derivative controller to linear-quadratic regulator controllers, pole placement, adaptive, fuzzy, and adaptive-fuzzy. The comparison was conducted to achieve the best control method in terms of frequency response, the lowest EULERINT and the least control effort to control the attitude of the satellite in the presence of disturbance and uncertainty.
    Keywords: Attitude Control, EULERINT, Adaptive-Fuzzy, Controllers Comparison
  • A. Akbarzadeh, M.H. Shafiei Mayam* Pages 2907-2916
    In the present work, the effects of blades number on the performance of two stages axial gas turbine have been investigated numerically. Geometry characteristics of the gas turbine have been chosen based on the F5 model of General Electric Company. First, the blades geometry and fluid passages are initially generated due to the real dimensions of the turbine and the generated geometry is networked. Then, the final model of the turbine is generated by gridding blades which set beside each other. Then, Ansys CFX software is used to solve the 3D Navier-Stokes equations in the generated computational domain. The shear stress transport turbulence model has been employed in order to determine the wall effects on the turbulent flow. Before any change in the main turbine, a numerical study was performed and a comparison was conducted between the numerical results and experimental results measured in the power station which the results show a good level of agreement between them. The number of blades of each row has been changed in order to investigate the effects of blade number on the turbine efficiency. The results show that the power generation of the turbine and its efficiency are increased by 0.83% and 0.81%, respectively by an increase in the number of second-row stator blades from 62 to 71 blades.
    Keywords: Number of Blade, Axial Turbine, Power Generation, Turbine Efficiency
  • M. Habibi, J. Yousefi, M. Ahmadi* Pages 2917-2925
    Delamination or interlayer cracking is one of the most important imperfections in composite materials. The existence of this defect in a structure reduces the strength and, as a result, disables the structure. To analyze the effective factors in interlayer separation, it is necessary to analyze the effective loading parameters. In this paper, the effect of the change in loading rate on the failure mechanism in I failure mode was analyzed using an acoustic emission for unidirectional samples made of glass fiber/epoxy resin. At first composite, samples were made according to standard and placed at different rates of displacement under loading. Force data, displacement and crack growth rate for different loading rates were used to calculate the exact strain energy release rate. In addition to the extensometer, the Dino camera was used. In this paper, a high-reliability method was proposed to evaluate the separation between the layered composites using acoustic emission method. By comparing mechanical data and acoustic emission signals, the mechanical behavior obtained for each loading rate was determined so that the mechanical behavior of the composite material varied with the change in loading rate. The results show that, with increasing loading rates, the resin lost its elastic properties, and the specimen exhibited a more rigid behavior and is quite rigorous so that the fracture failure process is changed. The failure processes and crack growth rate was validated by use of acoustic emission signals. There was good agreement between the fracture toughness of accretion of acoustic emission signals with the experimental values.
    Keywords: Composite Laminates, Failure Mechanism, Delamination, Loading Rate, Acoustic Emission
  • N. Rajabi, M. Moghiman* Pages 2927-2934
    Co-firing of biomass and fossil fuels in industrial furnaces is a suitable way to reduce the environmental impact from human activities, with acceptable investment. In this paper, the results of numerical simulation co-firing of sulfide concentrates and three auxiliary fuels including gasoil, kerosene and sawdust biomass are compared in the flash furnace copper smelting. For modeling of turbulent flow and combustion, RNG, k-ε model and probability density function model (pdf) have been used, respectively. This study has been carried out to investigate the furnace temperature and combustion pollutants distribution. The numerical simulation results show that the flame temperature resulting from the combustion of diesel fuel and sawdust as auxiliary fuel is the highest and lowest, respectively. In biomass combustion, despite that the flame temperature is low, but the NOx mass fraction increases because there is nitrogen in the sawdust chemical composition. Also in sawdust combustion that the oxygen content is high, the SO2 and SO3 sulfur pollutants increase in the high temperatures regions of the furnace and the lower temperature of the auxiliary fuel burner, respectively. Because SO2 is formed at high temperatures (> 1273K) and oxygen-rich and SO3 species is produced at relatively low temperatures with excess oxygen. The amount of CO emissions in sawdust combustion is much lower than the amount of combustion of diesel and oil.
    Keywords: Biomass, Flash Furnace, Co-firing, Pollutants, Combustion
  • M. Mokhtari, M. Taghizadeh*, M. Mazare Pages 2935-2944
    Reference trajectory tracking and guarding against system disturbances and uncertainties are the important factors in the realm of lower limb exoskeleton robots control. Sliding mode PID is one of the robust controllers, which has a sliding manifold in the form of the PID controller. Chattering is the substantial predicament of the PIDSMC so that boundary layer around the sliding manifold is applied to eliminate the phenomenon. In this step, not only the chattering phenomenon is not eliminated but the robustness of the controller is also mitigated. In this study, supper twisting PID sliding mode controller (STPIDSMC) was used to eradicate the chattering phenomenon and enhancing controller robustness. The STPIDSMC robustness is protected indigenously and without defining the boundary layer, and the chattering phenomenon is reduced. Furthermore, to meet the external disturbances and uncertainties with unlimited amplitude, adaptive active force control method is combined by STPIDSMC as a modifying input control loop. In the active force control approach, the control input is online modified based on the estimation of moment inertia of the robot links. In order to accomplish maximum performance, control parameters were optimized using harmony search algorithm. In the optimal state, the performance of the proposed controller has been compared with PIDSMC and STPIDSMC that revealed the priority of the proposed controller rather than other controllers. The results indicate that the three error criteria, ITAE, ITASE, and IASE experience significant reduction about 39, 48, and 66 percent respectively compared to STPIDSM.
    Keywords: Exoskeleton, PID Controller, Super-Twisting Sliding Mode Control, Active Force Controller
  • R. Sadeghi Dodaran, S.A.K. Salehi Neyshaburi*, M. Nabipoor, S.H. Mohajeri, A.R. Zarrati Pages 2945-2953
    Acoustic doppler velocimetry (ADV) is a common measurement technique for flow field in open-channel flows. Since ADV is an intrusive measurement method, the presence of ADV probe may causes changes in flow structure and may intensify the turbulence in sampling volume which can affect the experimental results and analysis. To explore these effects, in this study, particle image velocimetry (PIV) was employed to measure the flow field with and without the presence of a side looking ADV probe in a compound channel. The results of this research showed that the intrusion of ADV in the flow field increases the streamwise velocity in the ADV measurement volume by 1.7%. The more enhanced effect is also notified in the secondary currents so that in the present test conditions, the presence of the side looking ADV causes a decrease in lateral velocity by 4.5 times and causes an increase in vertical velocity by 2.7 times. Investigation of the turbulent intensities showed that the presence of the side looking ADV causes an increment in streamwise turbulent intensity, while does not significantly affect the lateral and vertical components. Furthermore, examining vertical Reynolds shear stress measurement data with or without the presence of ADV showed that the measured values differ in the two states and the presence of ADV decreases 30% of Reynolds shear stress in place of the control volume.
    Keywords: Side Looking Acoustic Doppler Velocimeter, Particle Image Velocimetry, Flow Pattern, Turbulence Parameters, Interference of ADV
  • R. Nezami, M. Ghazanfari* Pages 2955-2964
    Vibration analysis of the plate is an important topic in high-speed train body design. Because of the dynamic loads on plates which are used in the wagon body of the train, vibration analysis and determination of the amount of deflection and bending of the structure is important in wagon design. A plate which is used in the high-speed train is composite plate. Composite plates are considered because of many advantages relative to the other plates, such as low weight, high strength and cost-effective. In this paper, the nonlinear free vibration analysis of the used plate in the wagon body of high-speed trains has been presented. First, a three layers sandwich plate used for car body of high-speed trains has been transformed into a single layer equivalent orthotropic plate. Von-Karman theory and the Galerkin method have been employed to solving the equations of motion of the equivalent orthotropic plate. The nonlinear natural frequencies of the first four modes of the system have been determined using the numerical and variational iteration methods (VIM). Then the effect of different parameters on the value of nonlinear frequencies of the first four modes has been studied. The Difference lower than 0.1% is observed between the determined natural frequencies by VIM, with initial condition limited to zero, and natural frequencies determined by linear vibration. The results show that natural frequency is increased by increasing elasticity modulus of the face, the thickness of the core and the thickness of the face of the sandwich plate. In addition, because of nonlinearity of plate vibration equations, natural frequencies of composite plate are increased by increasing initial condition.
    Keywords: Nonlinear Free Vibration, Car Body of High Speed Trains, Equivalent Orthotropic Plate, Variational Iteration Method (VIM)
  • M. Sharjerdi, H. Safikhani* Pages 2965-2978
    In this article, technical-economical investigation of heating and cooling loads in faculty of engineering of Arak university, Iran has been investigated. The tradiational and modern conditioner systems such as CAV, VAV, fan coil systems (all three systems are tested with direct fired absorption chiller and screw chiller), VRF system, split system and evaporative cooling system (in total 9 different systems) are designed for this faculty and are compared technically-economically. In this article, the costs of water, electricity and gas, purchase of systems and equipment, maintenance and repair of equipment of the examined systems are calculated and are compared with each other and then this work is done in different cooling loads, so that the results are not limited to the technical faculty of Arak university and can be used for all existing systems throughout the country. In the end, it is shown, that the evaporative cooling system has the lowest current and initial cost among the other systems. however, since this systems do not have the ability to determination of the amount of humidity and ideal temperature for the desired space can not be considered as an ideal and standard system. Also it is shown, that the current and initial costs of compression chiller are less than of absorption chiller and VAV systems have the better performance than CAV and fan coil systems, and the VRF system, after the evaporative cooling system, has the lowest current and initial cost among the examined systems, especially the split system. Due to the intelligent and optimal control of this system, it can be selected as an ideal system.
    Keywords: Traditional, Modern Cooling, Heating Systems, Technical-Economical Investigation, Energy Consumption Optimization, Variable Discharge
  • M. Aghaei, F. Nazari, M. Honarpisheh* Pages 2979-2986

    Quenching heat treatment is one of the most used processes in the industry, which has a great influence on the properties of materials. Accurate understanding of the effects of this process on the behavior of materials can be effective in better use of this process. In this research, the effect of quenching media on the mechanical behavior of wide used steel of AISI 1045 has been investigated and the residual stress created in the structure has been studied using the contour method. In this regard, three cooling environments of water, oil, and molten salt have been utilized, and after examining the strength and contour of hardness resulted by each cooling environment, the residual stresses have been investigated by the contour method. Also, the uncertainty of residual stresses in the environment with the most influencing factor has been evaluated. Investigation of the results shows that quenching in water can create higher hardness and strength, and more excessive compressive residual stress with greater penetration depth than the other environments. But cooling media of water creates more heterogeneous of the structure between the surface and the center of the piece, while quenching in a molten salt environment, with maintaining a structural homogeneity close to the annealing state, can increase the hardness and strength, and generate compressive residual stresses with a penetration depth of about 1.3 mm. Investigation of uncertainty for quenching in the water environment showed that the greatest error in the residual stresses was about 9%, and the error resulting from data smoothing had the most effect on the measurement of residual stresses by the cantor method.

    Keywords: Quenching Heat Treatment, Mechanical Properties, Residual Stress, Structural Homogeneity, Uncertainty, Steel AISI 1045
  • H. Karamad, S. Maleki, A. Andakhshideh* Pages 2987-2997
    In this paper, an atomic force microscope is modeled based on non-classical nonlocal theory and nonlinear vibration of the system is analyzed and controlled. In this modeling, the Hamilton principle is used to derive the governing equation of Euler-Bernoulli nanocantilever based on the Eringen nonlocal elasticity theory considering Von-Karman geometric non-linearity. In the next step, using the Galerkin method, the governing dynamics differential equation of the atomic force microscope is obtained in the presence of attractive and repulsive van der Waals forces. The governing nonlinear equation is solved by employing multiple time scales method, and primary and secondary resonance of the atomic force microscope is studied. In this regard, the frequency response and excitation amplitude curves of primary, superharmonic and subharmonic resonances are plotted for different values ​​of the nonlocal parameter. Accordingly, it is shown that primary, superharmonic and subharmonic resonances of atomic force microscope are significantly affected by the nonlocal parameter. The results show that the use of nonlocal theory is a fundamental necessity for analyzing nonlinear vibrations of the atomic force microscope. Then, in addition to dynamic analysis, the chaotic vibrations are completely controlled and removed in the nonlocal model of the atomic force microscope by designing and implementing the robust adaptive fuzzy controller. For this task, the robust adaptive fuzzy controller which is considered as a powerful method of chaos controlling is used in the nonlocal model of atomic force microscope. The obtained results are used in the design and control process of the atomic force microscope.
    Keywords: Atomic Force Microscope, Nanocantilever, Nonlocal Theory, Multiple Time Scales, Chaos Control
  • S.A. Mostafavi, H. Safikhani*, J. Zamani Pages 2999-3005
    Air pollution is one of the consequences of industrial development that its severity is increasing day to day, due to the population growth and expanding urbanization, development of transport and fuel consumption increases. Awareness of air quality and trends of pollutants changes in different locations in a city can play an important and effective role in urban health management and macro policymaking. The first practical step in reducing the level of pollutants is the adequate knowledge of the pollutants details, including the type, amount and frequency of events throughout the year to determine the type of pollution and its source. In this paper, the results of hourly, daily, monthly and annual analysis of the various pollutants have been studied and scrutinized using the experimental data obtained from air quality measurement stations in the city of Saveh. In the end, In addition to the general solutions and suggestions for reducing the air pollution level in Saveh city,  two precise solutions include the construction of an underpass and construction of a high way have been presented which the geometry and detailed features of each one has been mentioned in the article.
    Keywords: Environment, Air Pollution, Saveh, Air Quality Measurement Station, Suspended Particles, Underpass, High Way
  • Z. Javadi, M. Miansari*, B. Ghorbani Pages 3007-3022
    Regarding the water and energy crisis, improving the efficiency of thermal systems and heat recovery, along with the use of desalination process, has attracted the attention of many researchers in recent years. For this purpose, thermal desalination process and solar collectors were used in steam power plants. In this study, an integrated structure for simultaneous generation of fresh water and power has been developed using a combination of solar collectors, steam power plant for power generation, ORC cycle, and thermal multi-effect desalination cycle. The integrated structure has the capacity of producing 762.6 kg / s of fresh water, 104.1 MW of power in the rankine cycle and 306.7 MW of power in a steam power plant. In this integrated structure, the efficiency of the steam power plant is 37.24% and the total exergy efficiency is 78.54%. Exergy analysis of the integrated structure shows that the highest destruction of exergy in solar collectors and heat exchangers are equal to 45.2% and 37.27%, respectively. The economic analysis of the developed integrated structure shows that the period of return is 3.838 years, and the prime cost of the product is 0.0325 $/kWh. Moreover, the impact of various parameters on the performance of the integrated structure was investigated using sensitivity analysis.
    Keywords: Steam Power Plant, Solar Dish Collectors, ORC Power Generation Cycle, Multi-Effect Desalination, Economic Exergy Analysis
  • H. Aghaie, M. Saghafian*, D. Saedi Pages 3023-3030
    Today, the use of ultrasonic waves is expanding to the separation of particles or cells. One of the effective factors in the separating is cell deformation caused by ultrasonic waves. The most popular models used for deformation are the elastic and viscoelastic models. In this research, the cell has been modeled in a fluid environment under the influence of ultrasonic waves and deformations has been obtained. For this purpose, the Helmholtz equation that is a combine of the disturbance equations of sound waves and Navier-Stokes equation is solved and acoustic pressure is obtained. This pressure is then applied to the cell as deformation agent and the deformation is obtained using fluid-solid interactions modeling. Initially, deformation of the cell with elastic properties has been presented and validation has been conducted using comparison with the previous experimental researches. Finally, the deformation for the viscoelastic cell, which has so far not been used for deformation modeling in the acoustic field, has been obtained and presented. The results show that the viscoelastic model has the most compatibility with the experiment results. Also, the effect of frequency on the aspect ratio has been investigated. As the frequency ranges increased from 2 to 8 MHz, the aspect ratio is increased to 0.3.
    Keywords: Ultrasonic Waves, Viscoelastic, Fluid-Structure Interaction
  • F. Ghodusi Borujeni, H. Jalalifar*, S. Jafari, A. Rafati Pages 3031-3038
    Casing collapse is major problem of the oil fields which causes increase of costs to oil companies. This problem can be seen not only at drilling time in some formations but also after the completion and production may cause problems. exact prediction of collapse pressure is a very important factor in the casing design. Casing Collapse generaliy is a function of the geomechanical properties of the formation and the properties of the solid mechanics of the casing. One of the properties of solid mechanics that affects the testing of the collapse can be the ovality of the casing and the difference in the thickness of the casing and the existence of residual stress during the construction of the casing. In this paper, using numerical methods, the effect of each of the above-mentioned solid mechanics parameters and formation creep on the collapse of the casing  has been investigated. The results of this study indicate that pipe defects, such as casing ovality, eccentricity and the presence of residual stress, reduce the strength of the casing.
    This reduces the resistance to the extent that the casing at the time of installation due to high plastic strain will collapse and also it was found that the pipe imperfections is more effective than rock salt creep in casing collapse.
    Keywords: Casing, Collapse, Pipe construction defects, Salt Creep, Numerical Modeling
  • M. Ghannadi, S.F. Saghravani*, H. Niazmand Pages 3039-3049
    In this research, micro-nano bubbles formation inside the venturi tube has been investigated using image processing technique and high-speed photography. For the purpose, two models of venturi tubes with different dimensions were made of light and transparent plexiglass and then they were tested with various water flow discharges. After the injection of air into the venturi tube, a high-speed camera has been used to capture images of two-phase flows passing through the venturi tube. The captured images were processed by MATLAB software. After investigating the results and obtaining the average diameter of the bubbles, the number of Micro-Nano bubbles and the velocity in the center of venturi tube have been calculated and the related graphs have been analyzed. The results show that reducing bottleneck length and increasing flow discharge inside the venturi tube lead to the formation of smaller bubbles and the number of Micro-Nano bubble increases.
    Keywords: Micro-Nano Bubbles, Matlab, Venturi Tube, Image Processing, High Speed Photography
  • M. Moeinian, A. Taghavipour* Pages 3051-3062
    The plug-in hybrid electric powertrain is a new technology and a suitable option to reduce the volume of pollutants in the city. The batteries in these systems can be plugged into an external source in addition to recharging by the combustion engine and regenerative braking. These vehicles have larger full electric range because of their relatively large batteries. As a result, the fuel consumption of these vehicles is low. The aim of this research is the development of a smart sizing and simulation software for plug-in hybrid electric vehicles. The size of the combustion engine, electric motor and battery are calculated in the software according to the input based on the performance of components. Then fuel consumption and emissions of pollutants are estimated in a standard drive cycle using a predictive controller. To verify the result from the software, a produced plug-in hybrid electric vehicle has been used. The software outputs correspond to the determined values for the vehicle. The proposed software is a useful tool for the early phase of the plug-in hybrid electric vehicle development stage.
    Keywords: Plug-In Hybrid Electric System, Sizing Software, Energy Management System
  • H. Naderi, H. Elmkhah*, Y. Mazaheri Pages 3063-3069
    In this research, nanostructured TiAlN coatings were applied on HSS substrate using cathodic arc evaporation method (CAE) in the different duty cycle values. Then the effect of duty cycle on the coating surface properties including surface morphology and structure, coating thickness and mechanical behavior of nanostructured coatings were investigated. X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) were used to characterize the surface coatings. Also, micro indentation and adhesion test were utilized to evaluate the mechanical behavior. The results show that by changing the duty cycle, the macro-particles size and amount change which is effective on the roughness and morphology of the coatings. It is attributed to the electrical charge of macro-particles that are produced in the process which can be influenced by the structure. Also, the changes in grain size depend on the changes of duty cycle value. Furthermore, the mechanical properties of the coatings are affected by altering the duty cycle related to the deposition mechanism. The hardness value of TiAlN coatings increases from 3168 HV to 3817 HV when the duty cycle increases from 25% to 50%. But whit an increase in duty cycle from 50% to 75%, hardness reduced to 3582 HV. Consequently, it can be possible to find an optimum duty cycle value to achieve the best mechanical properties. Also, the minimum friction coefficient (0.44) and the minimum wear rate were determined for the TiAlN coating with the duty cycle of 75%, which it can be attributed to better smoothness and higher density of the coating.
    Keywords: Duty Cycle, Mechanical Behavior, Wear Behavior, Nanostructured TIALN Coating
  • Mohammad Ali Yazdanpanah Jahromi, Kazem Atashkari*, Mohammad Kalteh Pages 3071-3082

    Gasification technology is an important part of the clean coal technology. For further development of this technology, the processes inside the gasifier and the interactions of injected gas and solid fuel particles need to be understood. In the current study, a numerical simulation of an entrained flow coal gasifier is investigated using experimental operating conditions. The reactions and kinetic parameters of the gasification process are fitted using coal gasification data obtained from similar published papers. Comparison of the simulation results, experimental data and two other similar studies confirm the accuracy of the developed model. The focus of this study is on the accuracy of the models presented for the devolatilization process and the effect of the oxidizer change from oxygen to air on the gasifier performance. Four devolatilization models are investigated including chemical percolation devolatilization, single rate, Kobayashi and constant rate models. The predicted trends of species changes are similar in different devolatilization models but the amount of produced syngas is somewhat different depending on the accuracy of each model. The Kobayashi and constant rate models predicted the devolatilization rate lower than the other two models. The results obtained from the chemical percolation devolatilization model are more consistent with experimental data compared to other models, but require higher computational times. The use of air oxidizing agents rather than oxygen reduces the species mole concentration of produced syngas and hence reduces the gasifier efficiency.

    Keywords: GasificationNumerical simulationCoal fuel Devolatilization process
  • Morteza Taheri, Mahdi Afzalian, Seyed Alireza Zolfaghari*, Hassan Hassanzadeh Pages 3083-3093

    Particle pollutants in indoor environment are a serious threat for human health. Therefore, it seems necessary to recognize and control the distribution of these particles. In the present study, the effect of air inlet angle of swirling diffusers in UFAD systems has been investigated on micron particles pattern distribution by considering the thermal comfort condition. For evaluating the flow and particle distribution, OpenFoam developed solver by the Eulerian-Lagrangian method and for two node model are used for predicting the flow and thermal conditions. Inlet angles are set in three cases: 30, 45 and 60. Based on the results, in all three cases, the TSENS index is in the comfort zone. But, by changing the inlet angle from 30 to 60, the vertical temperature difference can be reduced about 1 . The results showed that at inlet angle 30 and 60, the percentage of particles exited with 2.5 micrometers diameter were 32% and 55% of the total particles. In other words, increasing the inlet angle can leads to exit more amount of any size of particles from the room. In addition, by increasing particles size, larger particles removed faster from the breathing zone, and smaller particles will remain longer time in the air. In other words, smaller particles have a greater impact on the indoor air quality.

    Keywords: Thermal comfort, Particle distribution, Swirl diffuser, Indoor Air Quality