فهرست مطالب

  • سال بیستم شماره 13 (دی 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/10/18
  • تعداد عناوین: 25
|
  • وحید دهقان نیستانک، مجید محمدی مقدم*، علیرضا عباسی مشایی صفحات 1-12
    توانبخشی روندی معرفی می شود که در آن فرد بیمار با استفاده از امکانات و تجهیزات متعدد توانایی از دست رفته خود و همچنین استقلال فردی در انجام فعالیت های روزمره خود را به دست می آورد. حدود 30% از آسیب دیدگی های به وجود آمده برای انسان در طول زندگی مربوط به دست است که میزان قابل توجهی از آن مربوط به آسیب دیدگی تاندون انگشتان دست است. دست انسان به عنوان یکی از مهم ترین اعضای بدن انسان در تعامل با محیط، بیشترین نقش در حفظ استقلال فردی در انجام کارهای روزانه را دارد. در این مقاله با استفاده از مشاهدات روی نحوه توانبخشی سنتی این آسیب دیدگی ها پس از عمل جراحی و دوره سکون پس از آن روی انگشتان دست و همچنین با بهره گیری از مکانیزمی بر پایه ساختارهای محدودکننده درجات آزادی غیرمطلوب، طراحی یک سیستم توانبخشی برای آسیب دیدگی تاندون انگشتان دست صورت پذیرفته است. مکانیزم مورد استفاده در این طراحی با مقایسه میان مدل های متداول استفاده شده برای توانبخشی دست انتخاب شده است و در عمل این سیستم با انتقال نیرو به انتهای انگشتان دست و همچنین محدودساختن سایر درجات آزادی انگشت باعث خم شدن انگشت حول مفصل مورد نظر توانبخشی می شود. مراحل طراحی سیستم با استفاده از یک نمونه اولیه برای بررسی نحوه عملکرد و همچنین به دست آوردن نیروهای لازم برای انتخاب المان های الکتریکی به پایان می رسد.
    کلیدواژگان: توانبخشی رباتیک، آسیب دیدگی تاندون انگشتان دست، مکانیزم فرو تحریک شده، مکانیزم محدودکننده درجات آزادی
  • محمد هادی انفرادی، محمدرضا قاسمی*، ناصر شابختی صفحات 13-24
    عمر مفید و سلامت سکوهای دریایی ثابت فولادی متاثر از میزان ارتعاشات دائمی وارده توسط نیروهای ناشی از وزش باد و برخورد امواج دریا است. حرکت های رفت و برگشتی سکو و عرشه روی آن، خستگی سازه و اتصالات را به همراه داشته و باعث اختلال در عملکرد تجهیزات، تاسیسات حفاری و همچنین بهره برداری از سکو می شود. بنابراین، هدف اصلی این تحقیق کنترل ارتعاشات سکوی دریایی ثابت فولادی با استفاده از میراگرهای آلیاژ حافظه دار است. آلیاژهای حافظه دار دارای دو ویژگی حافظه داری و فوق ارتجاعی بوده و به عنوان میراگر گزینه بسیار مناسبی محسوب می شوند. در این نوع آلیاژها، تبدیلات ساختاری کریستال ها از فاز آستنیت به فاز مارتنزیت و برعکس، با اتلاف و استهلاک انرژی همراه است. در این تحقیق یک سکوی دریایی مجهز به میراگرهای آلیاژ حافظه دار، به ارتفاع 90متر و در آبی به عمق 80متر، به صورت سیستم چندین درجه آزادی جرم متمرکز مدل سازی شده و تحت تاریخچه زمانی بار امواج دریا تحلیل شده است. برای حل دستگاه معادله دیفرانسیل حاکم بر ارتعاش سیستم و مدل سازی رفتار چرخه ای آلیاژ حافظه دار، به ترتیب از روش انتگرال گیری مستقیم و مدل چرخه ای ایده آل چندخطی استفاده شده است. مقایسه پاسخ های دینامیکی سکو در دو حالت "با" و "بدون" میراگر آلیاژ حافظه دار، 42% کاهش تغییر مکان عرشه، 62% کاهش شتاب عرشه و همچنین 32% کاهش نیروی برشی تراز پایه سکو را نشان داده است.
    کلیدواژگان: کنترل ارتعاشات، سکوی دریایی ثابت، میراگرهای آلیاژ حافظه دار، نمودارهای چرخه ای
  • حسین محمدنیا، سید مصطفی موسوی زاده، حمیدرضا عزت پور* صفحات 25-34
    در این پژوهش اثر سرعت و زمان دور ابزار بر استحکام جوش های تولیدشده توسط روش اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای زائده ای مورد بررسی قرار گرفت. این روش جدید ساده شامل استفاده از زائده دایره ای شکل طراحی شده روی یک سندان است. جوشکاری توسط ابزار استوانه بدون پین با سطح مقطع مسطح با سرعت دوران متفاوت rpm630-2000 و زمان های دوران 6، 12 و s18 روی ورق های آلیاژ آلومینیوم- منیزیم با ضخامت mm1 انجام شد. سطح ظاهری نمونه های جوشکاری شده توسط این روش در مقایسه روش اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای مرسوم نسبتا صاف و بدون حضور سوراخ کلیدی بود. نتایج حاصل از آزمون کشش- برش نشان داد که تمام شکست در نمونه های جوشکاری شده به صورت شکست محیطی اتفاق افتاده است. نتایج مکانیکی نشان دادند که بیشترین استحکام کشش- برش در نمونه جوشکاری شده در rpm1600 و s18 (4/9kN) و کمترین آن در rpm1000 و s12 (3/5kN)، بیشترین میزان افزایش طول نمونه در rpm2000 و s18 (mm5) و کمترین آن در rpm2000 و s6 (mm2/3)، بیشترین انرژی شکست در rpm2000 و s18 (12/3J) و کمترین آن در rpm1000 و s12 (3/1J) به دست آمده است.
    کلیدواژگان: آلیاژ آلومینیم 5053، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای زائده ای، سرعت دوران ابزار، زمان دوران ابزار، خواص مکانیکی
  • جواد محمدی گنگرج، سلمان نوروزی*، حامد جمشیدی اول صفحات 35-44
    در فرآیند ریخته گری متداول حضور تخلخل در ساختار اجتناب ناپذیر است. روش ریخته گری نیمه جامد یکی از فرآیندهای مناسب برای تولید کامپوزیت است. انجام فرآیند اصطکاکی اغتشاشی به عنوان فرآیند تکمیلی سبب اصلاح ریزساختار و توزیع مناسب ذرات تقویت کننده در زمینه می شود. لذا در این تحقیق از فرآیند اصطکاکی اغتشاشی برای بهبود خواص کامپوزیت 10%wtSiC/A390 استفاده شد. فرآیند اصطکاکی اغتشاشی در سرعت دورانی و خطی به ترتیب rpm800 و mm/min40 انجام شد. از سه نسبت قطر شانه به قطر پین (D/d) برابر با 2، 2/5 و 3 استفاده شد که هرکدام از نسبت ها در یک تا سه پاس فرآوری شدند. از میکروسکوپ نوری و الکترونی برای بررسی ریزساختار مقطع نمونه های فرآوری شده استفاده شد. داده های ریزساختاری و ارتباط دادن آن به نتایج حاصل از آزمون سختی و کشش موجب دستیابی به پارامتر مطلوب شد. نتایج نشان داد که فرآیند اصطکاکی اغتشاشی موجب اصلاح ریزساختار شامل تغییر اندازه و توزیع ذرات SiC و سیلسیم اولیه به همراه تغییر اندازه دانه آلومینیم می شود. توزیع یکنواخت ذرات از یک طرف و کاهش اندازه دانه آلومینیم از طرف دیگر برای تعیین پارامتر مطلوب موثر است. بالاترین استحکام وچقرمگی در در نسبت D/d برابر 2/5 و در پاس سوم به ترتیب برابر MPa260 وMJ/m310/8 به دست آمد. همچنین اندازه متوسط ذرات SiC، سیلیسیم و دانه های آلومینیم در پارامتر مطلوب به ترتیب برابر 2/98، 14/98و 16/30 میکرومتر به دست آمد.
    کلیدواژگان: فرآوری اصطکاکی اغتشاشی، کامپوزیت، آلیاژ آلومینیم A390، SiC
  • سعید مسگری، مهرداد بزاززاده*، علیرضا مستوفی زاده صفحات 45-56
    طراحی گرین مهمترین بخش طراحی موتور سوخت جامد می باشد، در این مقاله هدف طراحی گرین فینوسیل بر اساس توابع هدف از پیش تعیین شده با توجه به نمودارهای بالستیکی می باشد تا انواع الزامات تراست عملکردی را از طریق یک روش طراحی نوآورانه با بهره گیری از الگوریتم بهینه سازی ژنتیک، ارضا نماید . به منظور نمونه برداری در فضای طراحی از روش نمونه برداری کلاسیک استفاده شده است. برای شبیه سازی پسروی سطح سوزش گرین سوخت روش سطوح همتراز انتخاب شده است، در کنار کد سطوح همتراز الگوریتمی توسعه داده شده است که شکل اولیه گرین را با استفاده از کد نگارش شده در محیط نرم افزار پرواینجینیر به عنوان مدلهای تولیدی به کد سطوح همتراز ارسال نماید. به منظور تحلیل بالستیک داخلی، از روش صفر بعدی استفاده شده است. دو روش متامدل، اولی بر اساس روش ساختار تابع تطبیق پذیر و دومی بر اساس یک روش شبکه عصبی مصنوعی تحت عنوان پرسپترون چند لایه به عنوان جایگزین روش سطوح همتراز در حلقه طراحی بهینه استفاده می گردد. در انتهای این کار به منظور اعتبارسنجی  الگوریتم ارائه شده یک نمونه گرین فینوسیل مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج حاصله نشان می دهد که این روش طراحی گرین، زمان طراحی را به طور قابل توجهی کاهش می دهد و این الگوریتم می تواند در طراحی هر نوع گرینی مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: طراحی گرین، موتور سوخت جامد، متامدل، مدل جایگزین، سطوح همتراز
  • محمدمصطفی غفوریان، حمید نیازمند*، امیراسماعیل معلمی، فاطمه توکلی دستجرد صفحات 57-65
    در پژوهش حاضر به بررسی آزمایشگاهی عملکرد نانوسیال حاوی نانوذرات تیتانیوم اکساید (TiO2) در تولید بخار پرداخته شده است. برای این منظور از یک شبیه ساز نور خورشید دارای لامپ زنون به عنوان منبع تابش و یک پیرانومتر برای تعیین میزان شدت خورشیدی استفاده شد. سپس درصدهای جرمی 0/001، 0/002، 0/004، 0/04، و 0/08% از نانوذرات در سیال پایه آب، تحت شدت نور (kW.m-23/5) Suns 3/5 مورد ارزیابی قرار گرفت، تا عملکرد تبخیری آن با آب معمولی (H2O) مقایسه شد. در نهایت اثر شدت توان انرژی خورشیدی در تولید بخار بررسی شد. نتایج نشان داد که نانو سیال حاوی نانوذرات TiO2 توانایی بهتری در جذب مستقیم انرژی خورشیدی در مقایسه با آب دارد؛ به طوری که بیشترین بازده کل برای نانوسیال و آب در شدت kW.m-25/3، به ترتیب77/4%و 54% به دست می آید. از طرفی با افزایش غلظت نانوذرات در سیال پایه میزان جذب نور افزایش یافته و نیز افزایش میزان شدت از kW.m-21/5 تا kW.m-2 3/5 بازده محسوس را افزایش و بازده تبخیری را کاهش می دهد.
    کلیدواژگان: تولید بخار، نانوسیال، تیتانیوم اکساید، خورشید
  • حسین غلامزاده ثانی، ابراهیم براتی*، علیرضا رضایی، مهدی رفعتی زرکک صفحات 67-76

    در این پژوهش، نمونه ای از نتایج بدست آمده از ترکیب برنامه پایش وضعیت مبتنی بر آنالیز ارتعاشات و رویکرد تحلیل علل ریشه ای خرابی در خصوص یاتاقان استوانه ای الکتروموتور آسیای مواد خام یک کارخانه سیمان، ارائه شده است. با ثبت گزارشات بازرسان مبنی بر انتشار صدای غیرعادی از یاتاقان اشاره شده، تحلیل داده های ارتعاشی ثبت شده در برنامه پایش وضعیت تجهیز نشان دهنده تغییر دامنه ی ارتعاشات و افزایش محسوس شاخص وضعیت یاتاقان مذکور بوده است. با تطابق فرکانس ارتعاشات با فرکانس خرابی اجزاءی یاتاقان غلتشی مذکور، خرابی قفسه یاتاقان پیش بینی شده که پس از بازدید از الکتروموتور و مشاهده وضعیت یاتاقان، کشف علت ریشه ای خرابی در دستور کار قرار می گیرد. لذا پس از بررسی علل ریشه ای خرابی در یاتاقان مشخص گردید، تیپ یاتاقان بکار رفته در الکتروموتور توسط سازنده الکتروموتور باتوجه به مشخصات بهره برداری آن انتخاب مناسبی نبوده و همچنین بازه ی زمانی روانکاری دوره ای پیشنهاد شده ، با نوع قفسه یاتاقان مربوطه مغایرت داشته و منجر به خرابی زودرس آن شده است.

    کلیدواژگان: نگهداری و تعمیرات، پایش وضعیت، آنالیز ارتعاشات، تحلیل ریشه ای خرابی، روانکاری، الکتروموتور
  • میلاد شاکرمی، احمد شانه ساززاده*، ناصر شابختی صفحات 77-86
    امروزه از تئوری موج نو برای تخمین نیروی امواج بر سازه های دریایی از جمله پایه توربین های بادی فراساحل استفاده می شود. این در حالی است که به جز در موارد معدود، اعتبار این تئوری در تعیین نیروی امواج هنوز به طور کامل تایید نشده است. لذا بررسی اعتبار و دقت نتایج تئوری موج نو برای تعیین پارامترهای پایداری سازه های متنوع دریایی شامل برش پایه و لنگر واژگونی ضروری است. در این مقا له نتایج حاصل از تولید موج به روش تئوری موج نو در تعیین پروفیل سطح آب، سینماتیک موج و پاسخ های سازه ای شامل جابجایی حداکثر، برش پایه و لنگر واژگونی مونوپایل توربین بادی در مقایسه با داده های آزمایشگاهی و نتایج شبیه سازی حاصل از اعمال سری زمانی به روش تئوری تصادفی خطی مورد اعتبارسنجی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که تئوری موج نو با کاهش قابل ملاحظه زمان محاسبات تحلیل سازه می تواند با دقت کافی جایگزینی مناسب برای شبیه سازی چند ساعته امواج تصادفی باشد. مقایسه نتایج با امواج منظم استوکس مرتبه 5 همچنین نشان می دهد که نتایج تئوری موج نو بسیار قابل اعتمادتر نسبت به امواج منظم برای تعیین سینماتیک موج و بارگذاری دینامیکی موج بر پایه توربین های بادی است.
    کلیدواژگان: تئوری موج نو، امواج نامنظم تصادفی، نیروی امواج، توربین های بادی فراساحل، نرم افزار انسیس
  • عباس پاک*، مهران محمودی، مهدی صفری صفحات 87-95
    در فرآیند های ساخت قطعات، عملیات بهبود کیفیت سطوح با توجه به شرایط کاری مختلف قطعات از جهت مقاومت به خوردگی و خستگی، مقدار اصطکاک، نحوه تماس بین سطوح و شکل ظاهری از اهمیت قابل توجهی برخوردار است. هدف از این تحقیق، بررسی فرآیند صیقل کاری ساچمه ای روی سطوح تخت به کمک نوسانات فراصوتی برای بررسی اثر زبری سطح اولیه به عنوان یک متغیر ورودی و همچنین اثر تداخلی آن با سایر پارامترهای فرآیند شامل دامنه نوسان و نیروی پیش بار روی زبری سطح نهایی قطعات از جنس آلیاژ آلومینیوم Al6061-T6 است. برای بررسی ارتباط بین متغیرهای ورودی و خروجی و بررسی اثرات تداخلی آنها از روش طراحی آزمایش سطح پاسخ استفاده و یک مدل ریاضی ارائه شده است. آزمون های عملی با فرکانس ثابت 20کیلوهرتز و سه متغیر زبری سطح بیشینه اولیه، دامنه نوسان و نیروی پیش بار به عنوان متغیرهای ورودی انجام و زبری سطح خروجی اندازه گیری شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که زبری سطح بیشینه اولیه اثر مستقل روی زبری سطح خروجی ندارد، لیکن اثر دامنه نوسان و نیروی پیش بار روی مقدار زبری سطح نهایی بستگی به زبری سطح اولیه دارد. برای سطوح با زبری سطح اولیه بالا نیاز به نیروی پیش بار بیشتری وجود دارد و هر چقدر نیروی پیش بار افزایش یافته اثر تغییرات زبری سطح اولیه روی زبری سطح خروجی کاهش یافته است. همچنین در دامنه نوسانات بالا با افزایش زبری سطح اولیه، زبری سطح خروجی افزایش و در دامنه نوسان کم با افزایش زبری سطح اولیه، زبری سطح خروجی کاهش یافته است. با افزایش دامنه نوسان و نیروی پیش بار زبری سطح خروجی افزایش و به ترتیب دامنه نوسان، اثر تداخلی نیرو و زبری سطح بیشینه اولیه و سپس مقدار نیرویپیش بار بیشترین تاثیر را روی زبری سطح خروجی دارند.
    کلیدواژگان: صیقلکاری ساچمه ای، زبری سطح، نوسانات فراصوتی، روش طراحی آزمایش پاسخ سطح، آلیاژ آلومینیوم Al 6061-T6
  • علی جهانگیری، سهند مجیدی*، خسرو روشندل، داریوش برزویی، سید فرحان موسویان، میلاد ناجی رنجبر صفحات 97-106
    شناخت تاریخچه تولید و دینامیک رشد یا محو حباب ها تحت شرایط محیطی مختلف نقش مهمی را در درک صحیح در فرآیند جوشش، تبخیر، کاویتاسیون و چگالش ایفا می کند. در این مقاله رژیم شکلی تصعید حباب هوا درون ستون آب مطالعه و با استفاده از روش های عددی و آزمایشگاهی شبیه سازی شده است. برای این منظور از یک ستون پر از آب در ابعاد آزمایشگاهی به عنوان سیال میزبان استفاده شده و با استفاده از روش عکس برداری پرسرعت، مهم ترین خواص هیدرودینامیکی حباب ها مانند سرعت، اندازه، مسیر حرکت و سایر خواص مربوط به حباب اندازه گیری شد. سپس به روش دینامیک سیالات محاسباتی و مدل دوفازی حجم سیال، صعود و تغییر شکل تزریق تک حباب در یک مخزن ساکن شبیه سازی شد و با نتایج عددی و تجربی پیشین و حاضر مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج حاصل از این اعتبارسنجی با تقریب خوبی منطبق بر نتایج مرجع بوده و صحت عملکرد حلگر مورد استفاده و تنظیمات آن را اثبات نموده است. در نهایت با محاسبه اعداد بی بعد اتووس و مورتن، رژیم شکلی حباب تعیین شده و با رژیم شکلی به دست آمده از شبیه سازی عددی و آزمایش تجربی مقایسه شد. رژیم به دست آمده از نمودار کلیفت، رژیم کپسول کروی بوده که با رژیم شکلی حباب شبیه سازی شده به روش عددی و آزمایشگاهی در شرایط یکسان کاملا انطبق دارد واینموضوع اعتبار حل عددی را اثبات می کند .
    کلیدواژگان: صعود حباب، رژیم شکلی، دیاگرام کلیفت، شبیه سازی سه بعدی عددی و آزمایشگاهی
  • سجاد غدیری، علیرضا محمدی*، محمد فراهانی صفحات 107-116
    در پژوهش حاضر یک مدل جدید برای محاسبه نرخ سوزش فرسایشی در موتورهای سوخت جامد پیشنهاد شده است. این مدل در واقع اصلاح شده مدل وانگ است و مهم ترین تغییری که در آن اعمال شده افزودن اثر تغییر فشار بر نرخ سوزش فرسایشی است. علاوه بر این برای محاسبه گرادیان سرعت روی سطح سوزش در کدهای یک بعدی، روابطی که تاثیر تراکم پذیری جریان، دمش گاز و زبری سطح در آن لحاظ شده است، ارایه شدند. برای ارزیابی مدل از نتایج تست یک موتور آزمایشگاهی ساخته شده در این تحقیق استفاده شد. در ضمن برای مقایسه کارآیی و دقت این مدل نسبت به سایر مدل های موجود، از شش مدل سوزش فرسایشی دیگر که در مقالات موجود است در شبیه سازی موتور آزمایشی استفاده شد. مقایسه نتایج این شبیه سازی ها نشان می دهد که مدل حاضر دارای دقت بهتری نسبت به مدل های دیگر است. مزیت واردکردن تاثیر فشار در مدل وانگ نیز نشان داده شده است. از مزایای مدل ارائه شده آن است که برخلاف مدل های معروفی مانند مدل لنویر- روبیلارد ضرایب تجربی وابسته به هندسه و نوع سوخت در آن وجود ندارد.
    کلیدواژگان: سوزش فرسایشی، رابطه نیمه تجربی نرخ سوزش، بالستیک داخلی، شبیه سازی شبه یک بعدی
  • سجاد اردشیری، سید حسین موسوی زادگان، سعید خردمند* صفحات 117-128
    ضرایب هیدرودینامیکی در تعیین مانور متحرک های دریایی از اهمیت اولیه برخوردار است. استفاده از روش های دینامیک سیالات محاسباتی با توجه به هزینه کمتر این روش ها در مقایسه با روش های آزمایشگاهی در تعیین ضرایب هیدرودینامیکی، همواره مورد توجه بوده است. اعتبارسنجی این روش ها و افزایش دقت در کاربرد آن امروزه از مباحث اصلی در روش های دینامیک سیالات محاسباتی برای شناورهای زیرسطحی است. با استفاده از نرم افزار استار سی سی ام و بهره گیری از مش دینامیک اورست، ضرایب هیدرودینامیکی یک زیرسطحی متقارن بیضیگون، محاسبه و اثر پارامترهای سرعت و دامنه حرکت جسم مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از شبیه سازی ها مورد مقایسه و تحلیل قرار گرفته و معیارهای کاهش خطا در خصوص ابعاد دامنه و مقدار سرعت در شبیه سازی ارائه شده است. همچنین یک روش ابداعی برای محاسبه همزمان ضرایب هیدرودینامیکی حرکت سرج ارائه شده است که با مقایسه نتایج با داده های تئوری و آزمایشگاهی دقت مناسبی را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: ضرایب هیدرودینامیکی، حرکت سرج، سرعت، دامنه، زیرسطحی، مش اورست
  • علیرضا عباسی مشایی، مجید محمدی مقدم*، وحید دهقان نیستانک صفحات 129-137
    مدل سازی حرکت قسمت های مختلف بدن در سال های اخیر بسیار مورد مطالعه قرار گرفته است. الگوبرداری از حرکات بدن مانند انگشتان دست، راهنمای مناسبی برای طراحی ربات های مختلف است. همچنین ناتوانی های حرکتی، یکی از بیمارهای رایج است که تاثیر زیادی در کاهش کیفیت زندگی بیماران دارد. برای درمان پارگی تاندون انگشتان دست، توانبخشی بند به بند انگشتان لازم است که این توانبخشی نیاز به تمرین مستمر و جداگانه هربند دارد. برای رسیدن به این هدف و کنترل حرکت بندها، مدل ریاضی مسیر مطلوب بندها نیاز است. در این مقاله یک مدل ربات توانبخشی جدید پوشیدنی ارائه شده که به کمک آن و یک سنسور زاویه سنج زاویه حرکت هر بند اندازه گیری می شود و به کمک برازش منحنی، مدل ریاضی حرکت بندها به دست می آید. مدل به دست آمده نه تنها در ربات های توانبخشی بلکه در سایر کارهای رباتیکی نیز قابل استفاده است. در بسیاری از کارهای مرتبط در این زمینه تنها نمودار مسیر مطلوب کشیده  و نحوه دنبال کردن مسیر بررسی می شد، بنابراین برای بقیه کارها یافتن معادله مسیر مطلوب دوباره باید انجام می شد. اما در این کار فرمول مربوطه یافت شده است و این موضوع می تواند کمکی به کارهای آتی باشد تا به راحتی از این فرمول ها برای کار خود استفاده کنند. برای اطمینان از صحت و کارآیی مسیر به دست آمده پیاده سازی آن در یک سیستم کنترلی انجام شد. برای کنترل این سیستم با توجه به حرکات مطلوب، کنترلر مود لغزشی مناسبی طراحی شد و نتایج کنترل سیستم و دنبال کردن مسیر با این کنترلر به دست آمد.
    کلیدواژگان: مسیر مطلوب، ربات، انگشت دست، کنترلر مود لغزشی
  • ابوالفضل کیانی، میثم محمدی امین* صفحات 139-147
    در این مقاله به تحلیل نوسانات یک نوار باریک بسیار انعطاف پذیر متصل به جسم سه بعدی که در معرض جریان سیال لزج فروصوت قرار دارد، پرداخته شده است. هدف تحلیل تداخل سازه و سیال با استفاده از الگوریتم ترکیبی مناسب است که بتواند بخش حل سیال و حل سازه را بخوبی با هم ترکیب نموده و تبادل اطلاعات مناسبی را تامین نماید. برای حل جریان سیال از یک حلگر دینامیک سیالات محاسباتی استفاده شده و تحلیل سازه توسط مدل تیر یک سردرگیر اویلر- برنولی صورت گرفته است. برای تحلیل اندرکنش سیال- سازه، الگوریتم ترکیبی چند بخشی تکراری برای برقراری ارتباط و تبادل اطلاعات میان بخش های سیال و سازه به کارگیری شده و شبیه سازی انجام شده است. در ادامه با توجه به عددهای سختی خمشی مختلف و جرم های متفاوت نوار باریک، نتایج و نمودارهای مربوط به مشخصات نوسان شامل دامنه و فرکانس، همچنین تغییرات نیرو و گشتاور ناشی از نوسانات ارائه شده است. تحلیل در هر دو حالت دوبعدی و سه بعدی انجام شده است که حالت سه بعدی شامل یک استوانه و نوار باریک انعطاف پذیر متصل به آن است. نتایج حاصل نشان می دهد که چارچوب محاسباتی توسعه یافته به خوبی فیزیک حاکم بر مساله اندرکنش سیال- سازه را تسخیر نموده است. همچنین مطالعه پارامتری نشان می دهد که برای نوار باریک منعطف متصل به جسم در رژیم جریان مورد مطالعه سه حالت تغییرشکل استاتیک، نوسان پایدار و ناپایداری آشوبناک (تقریبا 106E<) رخ خواهد داد.
    کلیدواژگان: اندرکنش سیال- سازه، جریان لزج، شبیه سازی عددی، مدل تیر، الگوریتم ترکیبی
  • علی نیکویی منش، صالح اکبرزاده* صفحات 149-155
    سایش از جمله مکانیزم های مخربی است که می تواند عملکرد بسیاری از سیستم های صنعتی را تحت الشعاع قرار دهد. پوشش نیترید تیتانیوم (TiN) به دلیل داشتن خواص منحصر به فردی همچون مقاومت به حرارت و اکسیداسیون بالا و مقاومت زیاد به سایش، در بسیاری از قطعات صنعتی به منظور تقویت مقاومت به خوردگی، اکسیداسیون و سایش مورد استفاده قرار می گیرد. در کار حاضر پوشش نانوساختار TiN  با روش رسوب دهی فیزیکی بخار روی پایه ای فولادی نشانده شده است. خواص پوشش با استفاده از آزمون نانوفروبرش به دست آمده است و آزمون سایش پین روی دیسک روی سه نمونه متفاوت در بارگذاری و سرعت های مختلف انجام شده است که در نتیجه آن، نمونه با ضخامت پوشش بالاتر، مقاومت به سایش بالاتری را از خود نشان می دهد.  فرآیند سایش به دلیل ماهیت غیرقابل بازگشت آن باعث افزایش آنتروپی سیستم  می شود. در  قسمت تحلیلی کار حاضر با استفاده از دمای به دست آمده از روش المان محدود، ارتباط بین دما و نرخ سایش و همینطور نرخ تولید آنتروپی و نرخ سایش مطالعه شده است. مشاهده شد که پوشش با ضخامت بالاتر مقاومت به سایش بهتری نشان می دهد. در این پژوهش، ارتباط بین سایش و آنتروپی بررسی شده است که بتوان برای مواد مختلف با پیش بینی دما میزان سایش را نیز پیش بینی کرد. همچنین به کمک روش اجزای محدود، تغییرات دما با زمان در دو سطح با پوشش و بدون پوشش نیز پیش بینی شد. یکی از نوآوری های این تحقیق، در قابلیت ارتباط بین میزان سایش و حرارت تولید شده است.
    کلیدواژگان: ارتباط سایش با دما، آزمایش پین روی دیسک، پوشش نیترید تیتانیوم، سایش، تحلیل اجزای محدود
  • لیلا دلبازنسب، سیدپدرام پورنادری*، محمدعلی بذرافکن صفحات 157-169
    در این پژوهش به شبیه سازی عددی قطره نیمه رسانای غیرنیوتنی تحت اثر میدان الکتریکی یکنواخت پرداخته می شود. هدف این تحقیق، مطالعه تاثیر میدان الکتریکی بر هیدرودینامیک قطره غیرنیوتنی و مقایسه رفتار قطرات نیوتنی و غیرنیوتنی تحت اثر میدان الکتریکی است. از مدل قانون توانی برای توصیف رفتار سیال غیرنیوتنی استفاده می شود. از روش سطح تراز برای تعیین موقعیت سطح مشترک و از روش سیال مجازی برای اعمال ناپیوستگی ها در سطح مشترک استفاده می شود. قطره غیرنیوتنی مشابه قطره نیوتنی تحت اثر میدان الکتریکی دچار تغییر شکل می شود. این تغییر شکل ممکن است به صورت کشیدگی در راستای میدان یا در راستای عمود بر آن باشد. با افزایش عدد مویینگی الکتریکی (نسبت نیروی الکتریکی به نیروی کشش سطحی) برای قطرات غیرنیوتنی با ثابت های توانی مختلف، تغییر شکل قطره افزایش می یابد. در این پژوهش، رفتار قطرات غیرنیوتنی با ثابت های توانی مختلف با یکدیگر مقایسه و مشاهده شد که با افزایش ثابت قانون توانی تغییر شکل قطره افزایش می یابد. بر طبق نتایج حاصل، تغییر شکل قطره رقیق شونده برشی از تغییر شکل قطره نیوتنی و تغییر شکل قطره نیوتنی از تغییر شکل قطره غلیظ شونده برشی کمتر است.
    کلیدواژگان: تغییر شکل، قانون توانی، روش سطح تراز، روش سیال مجازی، میدان الکتریکی
  • حسین مهمان نواز، غلامحسین لیاقت*، محمد امین نباخته، حمید فاضلی، محسن روحبخش، علی حیدری صفحات 171-179
    اخیرا استفاده از خرج گود های واکنشی با آستری دو جنسی برای افزایش قدرت تخریب به خصوص در محیط های آبی مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش با توجه به شرایط یک نمونه آزمایشی معتبر و موجود در مقالات، تحلیل عددی یک خرج گود واکنشی با آستری مس- آلومینیوم صحت سنجی شده است. در این صحت سنجی برای محاسبه میزان سرعت قطع نفوذ از یک تئوری پیشنهادی برای قطع نفوذ جت دوجنسی استفاده شده است. نتایج به دست آمده از عمق نفوذ در شبیه سازی عددی و تجربی تطابق قابل قبولی دارد. لازم به ذکر است این نتایج با مقادیر به دست آمده از حل تحلیلی نیز مقایسه شده اند. نهایتا پس از آن مقایسه ای میان خرج گود واکنشی دوجنسی و خرج گود تک جنسی با هندسه یکسان صورت گرفته و نشان داده شده است که در اهداف فولادی گسسته لایه ای در محیط آب، میزان مشخصه های تخریب خرج گود با آستری دوجنسی، شامل عمق نفوذ، قطر حفره و مقطع عرضی نفوذ، از نتایج بهتری نسبت به آستری های تک جنسی برخوردار است.
    کلیدواژگان: خرج گود واکنشی، آستری دوجنسی، سرعت قطع نفوذ، شبیه سازی عددی
  • حسین سیفی داوری، شهریار کوراوند*، ایمان خاتمی صفحات 181-191
    عامل مهم تاثیرگذار در بازدهی توربین، دوران توربین است. هرچه دوران روتور در سرعت های مختلف به خصوص در سرعت های پایین، بیشتر باشد باعث افزایش توان می شود. در این راستا ابتدا ایرفویل NACA0015 انتخاب و برای تحلیل عددی از روش توربولانسی K-ω SST استفاده و با نتایج آزمایشگاهی صحت سنجی شد. سپس توربین بادی در نرم افزار CATIA طراحی و ساخته شد. ورق آلومینیومی استفاده شده از آلیاژ سری یک که برای ساخت پره های صاف و متخلخل از ورق ساده و امباس لوزی شکل که به صورت خلل و فرج و به ضخامت 0/3میلی متر است. برای ایجاد جریان باد از دمنده چهار فن و برای محاسبه دقیق تر وسایل مورد استفاده در اندازه گیری، آزمون و ساخت کالیبره شده اند. نتایج نشان می دهد که توربین بادی محور عمودی داریوس پره متخلخل و صاف در سرعت 2/3 و 3/9متر بر ثانیه شروع به دوران کرده است. در سرعت 2/5 و 3متر بر ثانیه توربین بادی پره متخلخل دو برابر و در سرعت 4متر بر ثانیه سه برابر توربین بادی پره صاف دوران داشته است. در سرعت 4/5، 5، 5/5، 6، 6/5 و 7متر برثانیه ثانیه دوران توربین بادی پره متخلخل نسبت به توربین بادی پره صاف 56/25%، 20%، 22%، 15%، 7/5% و 12% بیشتر و در سرعت 8 تا 10متر بر ثانیه توربین بادی پره متخلخل و صاف دوران تقریبا برابری دارند.
    کلیدواژگان: انرژی بادی، پره صاف، پره متخلخل، دوران، توربین بادی
  • دانیال ژاله، فتح اله امی*، زهیر صبوحی صفحات 193-202
    ایده طراحی هندسی بستر متخلخل کاتالیستی برای محفظه تجزیه سوخت در پیشران های تک سوخت با به کارگیری شبیه سازی عددی جریان توربولنت در مقیاس حفره در این مقاله ارائه شده است. روش عددی شبیه سازی گردابه های بزرگ (ال. ای. اس.) به منظور شبیه سازی ساختارهای جریان توربولنت در میدان جریان به کار رفته است. کارآیی و قابلیت اطمینان نتایج به دست آمده از روش شبیه سازی عددی با حل یک مساله نمونه مشخص شده است. نتایج در مقایسه با داده های تجربی همخوانی بسیار مناسبی را نشان می دهند که بیانگر صحت روند حل عددی و مدل های استفاده شده است. ویژگی های جریان توربولنت در دو هندسه مختلف با روش عددی بررسی شده است. نتایج با هدف سنجش اثربخشی تغییرات هندسی بر پارامترهای مرتبط با واکنش کاتالیستی ارائه و تحلیل شده است. تمام شبیه سازی ها بدون در نظر گرفتن واکنش شیمیایی و به شکل جریان سرد انجام گرفته است و میزان دقیق اثربخشی بهبود هندسه بر ویژگی های جریان واکنشی در قالب مقادیر عددی ارائه نشده است. با توجه به شناخته شده بودن اثرگذاری اتلاف و مقیاس های طولی بر نرخ واکنش و اختلاط، این کمیت ها به عنوان پارامترهای اصلی مورد بررسی قرار گرفته است. تفاوت مقیاس های طولی و نرخ اتلاف در جریان های بررسی شده در دو هندسه مختلف به طور آشکار نشان گر اثربخشی تغییرات هندسی بستر متخلخل بر ویژگی های جریان است. علاوه بر ایجاد ساختارهای منظم و قابل کنترل در هندسه ارائه شده، تنش برشی روی دیواره به طور چشمگیری کاهش می یابد که باعث افزایش عمر لایه کاتالیستی روی سطح بستر متخلخل خواهد شد.
    کلیدواژگان: بستر متخلخل، پیشران تک سوخت، جریان توربولنت، شبیه سازی گردابه های بزرگ
  • مهدی طالعی، صمد جعفرمدار*، شهرام خلیل آریا صفحات 203-213
    در پژوهش حاضر عملکرد یک موتور تک سیلندر گازسوز مجهز به پیش محفظه احتراق طراحی شده در دانشگاه ارومیه بررسی و تاثیر بازخورانی گازهای خروجی روی عملکرد موتور تجزیه وتحلیل شده است. نتایج نشان می دهد که استفاده همزمان از پیش محفظه احتراق و بازخورانی گازهای خروجی منجر به کاهش قابل توجه اکسیدهای نیتروژن می شود. همچنین در نسبت {Emery, 2009 #2319}های کم بازخورانی گازهای خروجی میزان هیدروکربن های نسوخته کاهش پیدا می کند اما در نسبت های بالای بازخورانی گازهای خروجی میزان هیدروکربن های نسوخته افزایش قابل توجه ای می یابد. بازخورانی گازهای خروجی، میزان آلاینده مونواکسید کربن را افزایش می دهد ولی تاثیر محسوسی روی دی اکسید کربن ندارد. با استفاده همزمان از بازخورانی گازهای خروجی و سامانه جرقه زنی پیش محفظه احتراق، می توان ضمن حفظ تقریبی توان ترمزی موتور، میزان آلاینده ها را تا حد زیادی کاهش داد. توان خروجی موتور و فشار متوسط موثر که شاخص های اصلی عملکرد موتور هستند به ازای هر 5% بازخورانی گازهای خروجی 3 تا 4% کاهش می یابد. نتایج نشان می دهد که بازخورانی گازهای خروجی منجر به کاهش سرعت شعله های جت خروجی از پیش محفظه احتراق شده که در نهایت باعث کاهش پیش روی جبهه شعله می شود. تحلیل نتایج آزمون تجربی و مدل شبیه سازی شده نشان می ده که می توان در یک موتور مجهز به سیستم پیش محفظه احتراق برای بازخورانی گازهای خروجی یک محدوده ایده آل تعریف نمود که در آن میزان انتشار آلاینده ها در کمترین حالت بوده و توان خروجی موتور نیز تا حد زیادی حفظ شود که در موتور مدل مورد استفاده در این پژوهش بازخورانی گازهای خروجی به میزان 10% محدوده ایده آل است.
    کلیدواژگان: موتور رقیق سوز، گاز طبیعی، بازخورانی گازهای خروجی، آلاینده، عملکرد، شعله جت
  • سیدعلی اکبر پوراحمدی، شهرام طالبی* صفحات 215-225
    الکترو- وینینگ فرآیند نشاندن یون های مس محلول در الکترولیت داخل سلول روی کاتد توسط ایجاد جریان الکتریکی است. در تحقیق حاضر، شبیه سازی هیدرودینامیکی این سلول ها در مجتمع مس میدوک با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی مطالعه می شود. نرم افزار مورد استفاده Ansys CFX است. معادلات ناویر استوکس و پیوستگی به صورت دو فازی مایع و گاز، آشفته، تراکم ناپذیر و حالت پایدار در نظر گرفته می شوند و معادله مربوط به غلظت مس در الکترولیت با در نظر گرفتن شرط مرزی خاص آن حل خواهد شد. آشفتگی جریان با استفاده از روابط مدل خواهد شد. به علت زیادبودن تغییرات خواص، نزدیک کاتد و آند و هم چنین بزرگ بودن حجم سلول الکترو- وینینگ برای ایجاد شبکه خوب و افزایش سرعت و دقت جواب از شبیه سازی کلی و موضعی در کنار هم استفاده شده است. ابتدا در شبیه سازی کلی، کل هندسه سلول با ایجاد شبکه مناسب مدل می شود سپس در شبیه سازی موضعی تنها حجم بین دو کاتد از سلول در نظر گرفته شده و با مش بسیار ریزتر مدل می شود. داده های مربوط به شرایط مرزی صفحات مرز مشترک در شبیه سازی موضعی از داده های مربوط به شبیه سازی کلی به دست می آید که این باعث افزایش دقت مدل سازی می شود. مقایسه نتایج شبیه سازی کلی و موضعی نشان از افزایش دقت تا 30% در نزدیک الکترودها خواهد داشت. از نتایج این شبیه سازی بردار سرعت، مقدار غلظت اسید و مس، شدت آشفتگی، مقدار فشار و مقدار نسبت حجمی فاز اکسیژن در تمامی میدان سلول الکترو- وینینگ است. در آخر برای اعتبارسنجی مدل به دست آمده توسط آزمایشات صورت گرفته روی سلول واقعی در صنعت مقایسه شده اند. نتایج نشان از دقت بالا با مقدار انحراف کمتر از 2.5 درصدی این روش مدل سازی را می دهد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی هیدرودینامیکی، دینامیک سیالات محاسباتی، سلول الکترو- وینینگ، شبیه سازی کلی و جزیی، اعتبارسنجی آزمایشی
  • علی سعیدی، بهروز حسنی* صفحات 227-239
    روش آیزوژئومتریک رویکردی جدید در حوزه مکانیک محاسباتی محسوب می شود که در آن از توابع نربز و بی- اسپلاین برای مدل سازی هندسه و نیز تقریب سازی مساله استفاده می شود. مزیت روش آیزوژئومتریک در این است که فرآیند گسسته سازی و حل مسئله یکپارچه می شود که خود باعث صرفه جویی در زمان و هزینه محاسبات خواهد شد. در این پژوهش به کمک روش های حساب تغییراتی و نظریه تغییر شکل برشی مرتبه اول، معادلات حاکم مربوط به کمانش ورق نازک مستطیلی تقویت شده با هندسه های متنو ع برای تقویت کننده به دست آمده است. شکل تقویت کننده و محل قرارگیری آن روی ورق دلخواه در نظر گرفته می شود. با استفاده از انرژی پتانسیل کل، رابطه کمانش ورق به دست آورده می شود و با گسسته سازی به روش آیزوژئومتریک، دستگاه معادلات مربوطه حل شده است. یکی از مزایای اصلی این روش، عدم نیاز به شبکه المان های خیلی ریز برای یکپارچه کردن اتصال ورق و تقویت کننده ها است که منجر به حصول جواب هایی دقیق تر در مقایسه با سایر روش های عددی و نیز نرم افزارهای تجاری با همان تعداد مجهولات می شود. در انتها نتایج به دست آمده از حل چند مثال ارائه شده و با مقایسه با نتایج روش های تحلیلی و عددی در دسترس اعتبارسنجی می شود.
    کلیدواژگان: کمانش، ورق تقویت شده، آیزوژئومتریک، اجزای محدود
  • سید مصطفی حسینعلی پور*، حسام آمی احمدی، عادل عبادی، محمد عبدالهی گل صفحات 241-250
    امروزه پدیده برهم کنش قطرات نفتی/روغنی و حباب های گازی در بسیاری از فرآیندهای صنعتی، محیط زیستی و بیولوژیکی نقش کلیدی ایفا می کنند. از این رو در این مقاله نتیجه برخورد یک قطره از جنس روغن سیلیکون با حباب هوا درون محیط ثالث آب با هدف تعیین پارامترهای اثرگذار در این پدیده، مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور مدار آزمایشگاهی خاصی ساخته شده و چهار سری آزمایش در دو حالت برهم کنش های استاتیک و  برخورد دینامیک (اختلاف سرعت و صعود ناشی از نیروی شناوری وارد بر حباب) طراحی شده و نتایج آن در قالب چندین جدول و شکل مورد بررسی قرار گرفته اند. در این آزمایش ها برای فهم و شناخت بهتر پدیده به لحاظ کیفی و نیز برای استخراج اطلاعات کمی از قبیل زمان تماس، سرعت و انرژی های جنبشی و سطحی در لحظه برخورد، از دوربین سرعت بالا و پردازش تصاویر ضبط شده بهره گرفته شد. نتایج به دست آمده از این آزمایش ها حاکی از آن است که علاوه بر ضریب پخش، انرژی جنبشی و زمان تماس نیز در Determine the outcome of a collision تاثیر گذار خواهد بود که در حالت دینامیک اثربخشی انرژی جنبشی و در حالت استاتیک تاثیر زمان تماس بیشتر مشهود است.
    کلیدواژگان: ائتلاف قطره حباب، ضریب پخش، برهم کنش چندفازی، حباب، قطره
  • امیرحسین ترابی، صادق الهامی، محمدرضا رازفر* صفحات 251-258
    شیشه به عنوان یک ماده غیررسانا دارای خواص قابل توجه همچون شفافیت، مقاومت شیمیایی و سختی است. شیوه های سنتی در ماشین کاری در شکل دهی قطعات شیشه ای دارای محدویت هایی هستند. روش ماشین کاری به کمک تخلیه الکتروشیمیایی (ECDM)، به عنوان یک روش پیشرفته ماشین کاری، امکان اجرای فرآیندهای ویژه ای را روی شیشه می دهد. پارامترهای متعددی در این فرآیند وجود دارد که هرکدام تاثیر بسزای خود را دارد ولی در این بین تاثیر نوع الکترولیت استفاده شده به ندرت در مقالات مورد بررسی قرار گرفته است. در این مقاله تاثیر الکترولیت NaOH و H2SO4 روی شیشه مورد مطالعه  قرار گرفته است. دمای الکترولیت به عنوان یکی دیگر از پارامترهای موثر در این فرآیند نیز در آزمایشات انجام شده بررسی شده است. کیفیت سطح، عمق ماشین کاری و اضافه برش نیز خروجی ماشین کاری در این روش در نظر گرفته شده است. نتایج به دست آمده از آزمایشات حاکی از آن است که استفاده از الکترولیت اسیدی H2SO4 بعد از ماشین کاری در الکترولیت NaOH نسبت به ماشین کاری صرفا در الکترولیت  NaOHتاثیر بسزایی روی دیواره های سوراخ ها دارند. همچنین سوراخ های ماشین کاری شده در دماهای بالاتری از الکترولیت زبری کمتری دارند. در این مقاله نیز نشان داده شده است که با دو مرحله ای کردن فرآیند سوراخکاری و استفاده از الکترولیت اسیدی(NaOH/H2SO4) ، مقدار اضافه برش کاهش یافته و عمق ماشین کاری نیز تا 20.5% در رژیم هیدرودینامیک بهبود یافته است.
    کلیدواژگان: الکترولیت اسیدی، عمق سوراخ کاری، تخلیه الکتروشیمیایی
  • حمید فتوحی*، اسماعیل خضریان صفحات 259-266
    امروزه مواد کامپوزیتی در بسیاری از صنایع مانند صنایع هوا و فضا، اتومبیل سازی و دریایی به دلیل داشتن نسبت استحکام به وزن و همچنین سفتی به وزن بالا توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. از جمله پرکاربردترین زمینه های مورد استفاده در ساخت کامپوزیت های زمینه پلیمری، رزین های گرماسخت هستند. در این میان رزین های فنولی قدیمی ترین رزین های صنعتی و گرما سخت است که کاربردهای مهمی در صنایع مختلف دارد. ویژگی بارز این رزین باعث استفاده آن به عنوان عایق های صنعتی، سپرهای حرارتی و کامپوزیت های فداشونده و قطعات تحت سایش مانند لنت ترمز و صفحه کلاچ و بسیاری قطعات دیگر شده است. یکی از کاربردهای رزین های فنولی به ویژه نوع رزول که مقاومت گرمایی نسبتا زیادی دارد، استفاده در ساخت کامپوزیت های عایق گرمایی در سپرهای حرارتی و نازل های حرارتی هوای گرم است. زمینه کامپوزیت های عایق گرمایی اغلب رزین های فنولی است و تقویت کننده آنها نیز عمدتا الیاف آزبست هستند که مقاومت گرمایی زیادی دارند. امروزه با توجه به سرطان زا بودن الیاف آزبست و مشکلاتی که در اثر استفاده آن به وجود می آید این الیاف از فهرست عایق های تقویت کننده خارج شده اند و الیاف سیلیکا که محصولی جدید با پایداری گرمایی در حد آزبست و بدون مشکلات زیست محیطی است جایگزین الیاف آزبست شده اند. در این تحقیق از میکروذرات معدنی تالک با میانگین اندازه ذراتmµ 8 به عنوان تقویت کننده خواص مکانیکی و پایداری حرارتی به مقادیر 25، 15 و 35phr به رزین فنولیک در چند لایه های کامپوزیتی سیلیکا- فنولیک افزوده شد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت سیلیکا- فنولیک، تالک، پایداری حرارتی، شکست، رزول
|
  • V. Dehghan Neistanak, M. M. Moghaddam*, A.R. Abbasi Moshaei Pages 1-12
    Rehabilitation is a process in which the patient achieves his/her lost ability and individual independence in performing their daily activities using numerous facilities and equipment. About 30% of human life-threatening injuries are related to their hand. The human hand, as one of the most important organs of the human body in interacting with the environment, has the greatest role in maintaining individual independence in daily work. In this article, a rehabilitation system has been designed for hand tendon injury using observations of traditional rehabilitation of hand injuries after surgery and recovery period, and through a mechanism based on structures restricting undesirable degrees of freedom. The mechanism used in this design has been selected by considering conventional tendon injury rehabilitation exercises. In this way, the system can easily bend the finger over the marked joint by using a tendon shape mechanism, which applies force on the tip of the finger. The process of system designing is completed using a prototype to examine the method of operation as well as to obtain the required forces for choosing electrical elements.
    Keywords: Robotic Rehabilitation, Hand Tendon Injuries, Underactuated Mechanism, DOF Constrainer Mechanism
  • M.H. Enferadi, M.R. Ghasemi*, N. Shabakhty Pages 13-24
    Service life and safety of a steel jacket platform is influenced by vibrations generated by environmental loads, waves and winds. Vibrations of the structure and deck may cause fatigue in the structural elements and joints. Also may disrupt the operation of the drilling equipment and facilities as well as the operation of the platform. Therefore, the main aim of this research is to control the vibrations of the steel jacket platform through shape memory alloys dampers. Shape memory alloys have two important properties of shape memory as well as superelastic behavior and are quite suitable for damping applications. In these alloys, crystal structures transition from the austenite to the martensite phase, and vice versa are accompanied by the energy dissipation. In this research, a 90m steel jacket structure equipped with SMA dampers installed in 80m water depth has been modeled as a multi-degree-of-freedom system and analyzed under the time history of wave loads. For solving the differential equations of system vibration and modeling the hysteresis behavior of the shape memory alloys elements, the direct integration alpha method and multi-linear idealized constitutive model have been used, respectively. Jacket platform equipped with the shape memory alloys dampers shows the better result with 42% reduction in deck displacement, 62% reduction in deck acceleration and 32% reduction in shear force of platform base.
    Keywords: Vibration Control, Offshore Jacket Platform, Shape Memory Alloy Dampers, Hysteresis Loops
  • H. Mohammadnia, S.M. Mousavizade, H.R. Ezatpour* Pages 25-34
    In this research, the effect of tool rotation speed and dwelling time on the strength of the welds produced by protrusion friction stir spot welding (PFSSW) was investigated. This simple novel technique involves the use of a designed circular protrusion on the backing anvil. Welding was performed by pinless tools on the AA5053 sheets with a thickness of 1 mm at tool rotation speeds of 630-2000 rpm and dwelling times of 6 s, 12 s, and 18 s. Appearance surface of produced welds was the smooth and free keyhole in comparison with conventional friction stir spot welding. Tensile-shear test results showed that all welds were failed in circumferential failure mode. Maximum and minimum peak loads were obtained at 1600 rpm, 18 s (4.9 kN) and 1000 rpm, 12 s (3.5 kN), respectively. Maximum and minimum elongations were obtained at 2000 rpm, 18 s (5 mm) and 2000 rpm, 6 s (2.3 mm), respectively. Maximum and minimum failure energies were obtained at 2000 rpm, 18 s (12.3 J) and 1000 rpm, 12 s (3.1 J), respectively.
    Keywords: AA5053, Protrusion Friction Stir Spot Welding, Tool Rotational Speed, Tool Dwelling Time, Mechanical Properties
  • J. Mohamadi Gangaraj, S. Nourouzi*, H. Jamshidi Aval Pages 35-44
    In the conventional casting process, the presence of porosity in the structure is inevitable. Compocasting method is one of the processes for composite production. Performing friction stir processing as a complementary process will modify the microstructure and good distribution of reinforcing particles in the matrix. Therefore, in this study, friction stir processing was used to improve the composite properties of A390 / 10wt% SiC composites. The FSP process was performed at rotational and traveling speeds of 800rpm and 40 mm / min, respectively. Three ratios of shoulder diameter to pin diameter (D/d) of 2, 2.5 and 3 were used, each of them was processed in one to three passes. An optical microscope (OM) was used to examine the microstructure of the processed samples. Microstructural data and its association with the results of the hardness and tensile test yielded the desired parameter. The results showed that FSP modifies the microstructure including resizing and distribution of SiC particles, primary silicon as well as changes the grain size of aluminum. The uniform distribution of particles on one side and the reduction of the grain size of aluminum, on the other hand, is effective in determining the desired parameter. The highest strength and toughness in the D/d ratio was 2.5 and in the third pass were 260MPa and 10.8M J/m3, respectively. Also, the average particle size of SiC, silicon and aluminum grains in the optimum parameter were 2.98, 14.98 and 16.3 μm, respectively.
    Keywords: Friction Stir Processing, Composite, A390 Aluminum Alloy, Sic
  • S. Mesgary, M. Bazazzadeh*, A.R. Mostofizadeh Pages 45-56
    Grain design is the most important part of a solid rocket motor. The aim of this study is finocyl grain design based on predetermined objective function with respect to ballistic curves in order to satisfy various thrust performance requirements through an innovative design approach using a genetic algorithm optimization method. The classical sampling method has been used for design space-filling. The level set method has been used for simulating the evolution of the burning surface in the propellant grain. An algorithm has been developed beside the level set code that prepares the initial grain configuration using Pro/Engineer software to export generated models to level set code. The lumped method has been used to perform internal ballistic analysis. Two meta-models are used to surrogate the level set method in the optimization design loop. The first method is based on adaptive basis function construction and the second method is based on the artificial neural network. In order to validate the proposed algorithm, a grain finosyl sample has been investigated. The results show that both grain design method reduced the design time significantly and this algorithm can be used in designing of any grain configuration. In addition, data have more accuracy in grain design based on the artificial neural network, so this method is the more effective and practical method to grain burn-back training.
    Keywords: Grain Design, Solid Rocket Motor, Meta-Model, Surrogate Model, Level Set
  • M.M. Ghafurian, H. Niazmand*, A.E. Moallemi, F. Tavakoli Dastjerd Pages 57-65
    In the present research, the steam generation performances of nanofluids containing titanium dioxide have experimentally been examined. For this purpose, a solar simulator with a xenon lamp as the radiation source, and a pyranometer as a light intensity measuring device are used. Then, the water based-nanofluids in five nanoparticle mass fractions of 0.001, 0.002, 0.004, 0.04, and 0.08% exposed to the light intensity of 3.5Suns (3.5 kW/m2) were investigated to compare their evaporation performances with water (H2O). Finally, the effects of the solar power intensity on the steam generation were examined. The results showed that the titanium dioxide nanostructures are more efficient to directly absorb the solar energy than the water so that the maximum total evaporation efficiency of 77.4% and 54% were obtained at 3.5 kW.m-2 for nanofluid and water, respectively. Furthermore, it was found that light absorption increases as the nanofluid mass fraction increases. Also, increasing the light intensity from 1.5 to 3.5 kW.m-2 enhances the thermal efficiency, while it reduces the evaporation efficiency.
    Keywords: Steam Generation, Nanofluid, Titanium Dioxide, Solar
  • Hossein Gholamzade Sani, Ebrahim Barati*, Alireza Rezaee, Mehdi Rafati Zarkak Pages 67-76

    In this study, an example of the results obtained from the combination of the vibration monitoring program and the root cause analysis approach for the electromotor roller element bearings of the cement factory’s mill fan has been presented and examined. By registering the inspectors' reports on the release of abnormal sound from the bearings, the vibration data recorded in the monitoring program were equipped and, by carefully checking the vibration trends of the machine, sensible increase in the bearing condition index (BC) have seen. By matching the fault frequency with the frequency elements of the roller bearing, predicted is failure in the bearing' cage, which will be verified by visited and reviewed. The detect of the root cause of the failure is on the agenda for this purpose, paid investigated the causes of failure in the bearings and due to the inspection history, finally specified the use of the bearing is not suitable due to the velocity factor, as well as the factors of the lubrication interval and the amount of lubrication charged can be explained by the reasons for failure in the machine.

    Keywords: Maintenance, Condition Monitoring, Vibration Analysis, Root Cause Failure Analysis, Lubrication, Electro motor
  • M. Shakarami, A. Shanehsazzadeh*, N. Shabakhty Pages 77-86
    The New Wave theory has recently applied for predicting wave forces on marine structures including offshore wind turbines. However, the validation of the theory in determining wave force has not been fully confirmed. However, the validation of the results for predicting stability parameters of marine structures is necessary. In the present article the prediction of the New wave theory of water surface profile, wave kinematics and offshore wind turbine monopile pier responses to the wave, including base shear, overturning moment and maximum displacement are compared to the experimental data and results from linear irregular wave time series generated from the wave spectrum. The comparisons show that the results are promising and in an acceptable level of accuracy for design purposes. Since the New wave theory takes very short time of processing in compare to real irregular time series, the theory is considered as the reliable substitute for prediction of wave forces on offshore wind turbines. The comparison with the results of the conventional 5th Stokes regular waves shows that the new wave theory is significantly more accurate in predicting wave kinematics and wave loads on offshore wind turbine monopiles.
    Keywords: New Wave Theory, Irregular Waves, Wave Force, Offshore Wind Turbine, ANSYS Software
  • A. Pak*, M. Mahmoodi, M. Safari Pages 87-95
    In the process of manufacturing, the operation of improving the quality of the surfaces is important due to the different working conditions, the resistance to corrosion and fatigue life, friction, the type of contact between the surfaces and appearance. The purpose of this research is the experimental investigation of burnishing process on the flat surface by ultrasonic vibration in order to investigate the initial surface roughness as an input variable as well as its interaction effect on the final surface roughness of aluminum Al6061-T6 alloy. Response surface methodology (RSM) was utilized to correlate the empirical relationship between input and output variables and their interaction effects. Experimental tests with a constant frequency of 20 kHz were done to find the effect of the initial maximum surface roughness, ultrasonic vibration amplitude and static load on the surface roughness. The results show that the initial surface roughness has no direct effect on the output surface roughness, but the effect of vibration amplitude and static load on the final surface roughness depends on the initial surface roughness. The higher static load is needed for the high surface roughness, and the increase of static load has decreased the effect of initial surface roughness on the surface roughness. Also, in high vibration amplitude by increasing the initial surface roughness, the surface roughness is increased and at low vibration amplitude by increasing the initial surface roughness, the surface roughness is decreased. By increasing the vibration amplitude and the static load, the surface roughness is increased. Furthermore, the amplitude of vibration, the interaction effect of static load and the initial maximum surface roughness and static load have the highest effect on the final surface roughness, respectively.
    Keywords: Ball burnishing, Surface roughness, Ultrasonic vibrations, Response Surface Methodology (RSM), Al 6061-T6
  • A. Jahangiri, S. Majidi*, Kh. Roshandel, D. Borzuei, S.F. Moosavian, M. Naji Ranjbar Pages 97-106
    Investigating the history of production and dynamics of growing or collapsing bubbles under various environmental conditions plays an important role in the correct understanding of the process of boiling, evaporation, cavitation, and condensation. In this paper, the rising shape regime the air bubble injected into the water column was studied and simulated using numerical and experimental methods. For this purpose, a column filled with water was used in the laboratory as a host fluid and using the high-speed image recording method, the most important hydrodynamic properties of the bubbles, such as velocity, size, pathway, and other bubble properties were measured. Then, using the computational fluid dynamics and the volume of fluid two-phase flow model, ascent and deformation of the single-bubble injected into a stationary reservoir were investigated and compared with previous and current experimental and numerical results. The result of this validation with a good approximation was in accordance with the reference results and it proved the correctness of the solver's and its settings. Finally, the bubble shape regime was calculated by the non-dimensional numbers of Eötvös and Morton and compared with the numerical simulation and empirical test. The regime obtained from the Clift diagram is a spherical cap regime, which at the same conditions, is in accordance with the bubble shaped regime simulated by numerical and experimental methods and this confirms the validity of the numerical solution.
    Keywords: Bubble Rising, Shape Regime, Clift Graph, 3-D Numerical, Experimental Simulation
  • S. Ghadiri, A.R. Mohammadi*, M. Farahani Pages 107-116
    In the present research, a new model is presented to predict the burning rate of a solid rocket motor (SRM) in the presence of erosive burning phenomenon. This model is based on the Wang model and the major modification is adding the pressure change in the erosive burning rate. In addition, the necessary relations needed to calculate the velocity gradient on the propellant surface in a one-dimensional internal ballistics code was presented. To assess the new model, the test results of a laboratory motor designed in this research were used. Also, to compare the performance and accuracy of this model with the other models, this motor was simulated with the presented model and the six available models. The results of the comparison indicate that the new model has better accuracy than the other models. The advantage of introducing the pressure effect in the Wang model has been shown. Another advantage of the new model is that this model doesn’t have any experimental constants dependent on the propellant composition or grain dimensions which is a common defect in popular models such as Lenoir-Robillard model.
    Keywords: Erosive Burning, Burning Rate Semi-Empirical Formula, Internal Ballistics, Quasi 1D Simulation
  • S. Ardeshiri, S.H. Mousavizadegan, S. Kheradmad* Pages 117-128
    Hydrodynamic coefficients have primary importance in determining the maneuvering characteristic of a marine vehicle. The use of computational fluid dynamics (CFD) methods due to the lower cost of these methods compared to laboratory methods in determination of hydrodynamic coefficients have always been considered. Validation of the CFD methods and enhancing their accuracy are the major topics in the application of CFD for the underwater vehicle. The hydrodynamic coefficients of an elliptical-shape underwater vehicle and the effect of motion amplitude and velocity parameters have been investigated by the STAR-CCM+ software and through dynamic overset meshing. The results of the simulations have been compared and analyzed and the error reduction criteria have been presented considering the amplitude dimensions and velocity values in the simulation. In addition, an innovative method for simultaneous calculation of hydrodynamic coefficients of surge motion has been presented which shows good accuracy by comparing the results with theoretical and laboratory data.
    Keywords: Hydrodynamic Coefficients, Surge Coefficients, Velocity, Amplitude, Underwater, Overset Mesh
  • A.R. Abbasi Moshaei, M. Mohammadi Moghaddam*, V. Dehghan Neistanak Pages 129-137
    Modeling the movement of different parts of the body has been studied a lot in recent years. Body movement models such as fingers movements are good guides for designing different robots. Also, motion disability is one of the common diseases that have a great impact on patients' life quality. To treat the rupture of finger tendon, individual rehearsal rehabilitation exercises for each phalanx is required. In order to achieve this aim and take control of each phalanx movement, the mathematical model of the desired trajectory for each joint is necessary. The angle of each joint is measured with the help of a gyro sensor installed on a novel wearable rehabilitation robot proposed in this paper. The mathematical models of the phalanges motions are obtained by curve fitting. The model is applicable not only in the rehabilitation robots but also in the other robotic works. In most of the works in this area, the desired trajectory diagram was drawn and tracking of the trajectory was investigated. Thus, the desired trajectory formula should be fined for the other works. But in this work, the corresponding formula was found and it can help other researchers to easily use of these formulas for their work. To ensure the accuracy and efficiency of the calculated trajectories, the trajectories are implemented in a control system. In order to control this system, a suitable sliding mode controller was designed and the results of system controlling and trajectory tracking using this controller was obtained.
    Keywords: Desired Trajectory, Robot, Finger, Sliding Mode Controller
  • A. Kiani, M. Mohammadi Amin* Pages 139-147
    In this paper, oscillations of a thin high flexible strip attached to a three-dimensional body in viscous subsonic flow were simulated. The aim is to analyze the interactions of fluid and structure using a proper coupling algorithm that can couple the fluid and structure solvers and provide the proper data exchange between them. A computational fluid dynamics solver is used for fluid flow simulation and Euler-Bernoulli cantilevered beam model is used for structural analysis. For analyzing the fluid-structure interaction, iterative partitioned coupling algorithm is used for interrelation and data exchange between structure and fluid. Then, the results of vibration characteristics including the amplitude and frequency and forces and moments variations are presented with respect to different bending stiffness and strip masses. The simulation is done in 2D and 3D conditions which 3D case is for a cylinder and flexible strip attached to the bottom of the body. Results show that the developed framework captures the physics of fluid-structure interaction successfully. Also, parametric study shows that for the flexible thin strip attached to the end of the body in the specified regime of flow, three deformation types consist of static deformation, stable oscillations, and chaotic unstable oscillations will occur based on the strip characteristics.
    Keywords: Fluid-Structure Interaction, Viscous Flo, Numerical Simulation, Beam Theory, Coupling Algorithm
  • A. Nikueimanesh, S. Akbarzadeh* Pages 149-155
    Wear is one of the most detrimental mechanisms which can affect the performance of many industrial systems. TiN coating due to its unique properties such as resistance to wear, oxidation, and heat is widely used in mechanical elements. In this research, TiN coating has been coated on steel substrate using a physical vapor deposition method. The coating’s properties have been obtained using nano-indentation test. Pin on disk wear test has been conducted while the disks are coated. The tests are conducted under three different loads and different speeds. It was shown that the samples with thicker coating show a better tribological performance. In this study, the relationship between wear and entropy has been investigated in order to predict the wear rate for different materials by predicting temperature. Also, temperature changes over time were predicted in two states of with and without coating. It was also shown that the samples with thicker coating have better wear resistance. One of the innovations of this research is the ability to establishing a correlation between the wear rate and produced temperature.
    Keywords: Wear Temperature Relation, Pin On Disk Test, Tin Coating, Wear, Finite Element Analysis
  • L. Delbaznasab, S.P. Pournaderi*, M.A. Bazrafkan Pages 157-169
    In this research, the deformation of a non-Newtonian leaky-dielectric droplet suspended in another non-Newtonian fluid under a uniform electric field is simulated. The aim of this research is the studying the effect of the electric field on the hydrodynamic of non-Newtonian droplets and also the comparison between the behavior of Newtonian and non-Newtonian droplets in the presence of an electric field. The power law model is used to describe non-Newtonian fluid behavior. The level set method is employed to determine the location of the interface. Also, the ghost fluid method is used to apply discontinuities at the interface. By applying an electric field, a non-Newtonian droplet deforms similarly to a Newtonian one. This deformation may occur either in the direction of the electric field or perpendicular to it. By increasing the electric Capillary number (ratio of electric force to surface tension force) the deformation of the non-Newtonian droplet with different power law constants increases. In this research, the behavior of different non-Newtonian droplets with different power constants was compared and it was observed that by an increase in the power law constant the drop deformation increases. According to the results, the deformation of a shear-thinning droplet under an electric field is less than the deformation of a Newtonian droplet and the deformation of a Newtonian droplet is less than the deformation of a shear thickening droplet.
    Keywords: Deformation, Power-Law, Level-Set Method, Ghost Fluid Method, Electric Field
  • H. Mehman Navaz, G.H. Liaghat*, M.A. Nabakhteh, Hamid Fazeli, M. Rouhbakhsh, A. Heidari Pages 171-179
    Recently the use of reactive shaped charges with bimetallic liners are taken into consideration to increase destruction quality in water environments. In this research, according to the results of a series of valid experimental results, the analysis of a reactive shaped charge with a bimetallic liner made of copper-aluminum liner has been numerically verified. In this verification, a suggested theory for the cutoff velocity of bimetallic liners has been used to calculate the cutoff velocity. The amount of penetration depth using a numerical solution is in good agreement with the experimental value. These results have been compared with the values obtained from the analytical solution. Finally, the behavior of the shaped charge with bimetallic liner has been compared with a single metallic liner using the same target geometry in both and it has been shown that the overall penetration quality such as depth, diameter and the profile of reactive shaped charge with a bimetallic liner was found to be better than the single metal liner.
    Keywords: Reactive Shaped Charge, Bimetallic Liner, Penetration Cutoff Velocity, Numerical Analysis
  • H. Seifi Davary, Sh. Kouravand*, I. Khatami Pages 181-191
    The important factor in turbine efficiency is turbine rotation. The higher the rotor time at different speeds, especially at low speeds, increases the turbine power. In this regard, first, the airfoil NACA0015 was selected and the K-ω SST turbulence method was used for numerical analysis. The validation was performed using experimental results. The wind turbine was designed and fabricated by CATIA software. The aluminum sheet used by a series alloy is used to make smooth, porous leaves from simple cards and diamond-shaped leaves, in a porous form with 0.3 mm thick. The instrument used in measurement, testing and fabrication have been calibrated to compute more precisely and to generate wind flow from the four-fan blower. The results show that the darriues vertical axis wind turbine with porous and flat blades has begun to rotation at the speed of 2.3 and 3.9 m/s. At the speed of 2.5 and 3 m/s, the rotation of wind turbine porous blade doubled and at the speed of 4 m/s, its rotation speed was 3 times higher than the speed of straight blade turbine. The rotation of wind turbine porous blade in speeds of 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5 and 7 m/s were 56.25 %, 20 %, 22 %, 15 %, 7.5 %, and 12% higher than the straight blade turbine and in speed of 8-10 m/s the rotation of the straight blade turbine and porous blade turbine is almost equal.
    Keywords: Wind Energy, Straight Blade, Porous Blade, Rotation, Wind Turbine
  • D. Zhaleh, F. Ommi*, Z. Saboohi Pages 193-202
    The idea of designing new geometries for catalytic bed in the decomposition chamber of monopropellant thrusters is introduced with numerical simulations of pore-scale turbulent flows. The LES numerical technique is used for simulation of turbulent structures in the flow-field. The efficiency and reliability of the results obtained from numerical simulation have been determined by solving a benchmark problem of turbulent flow over the pack of cubes. The results show very good agreement with the experimental data, indicating the accuracy of the used model and numerical solution process. The characteristics of turbulent flow over two different geometries have been investigated using the numerical method. The results have been analyzed to evaluate the effectiveness of geometrical changes on the parameters associated with the catalytic reaction. All simulations have been conducted for cold flow, and the exact effects of the geometrical design of porous bed on reactive flow have not been quantified. The eddy dissipation and length scales of turbulence have been considered as the main parameters, because of their effect on rates of turbulent mixing and rate of reaction. The difference between the turbulent dissipation and length scales in the investigated flows in two different geometries indicates the effectiveness of the geometrical changes of the porous bed on the flow characteristics. Coherent structures are seen in the new geometry and the wall shear stress is reduced significantly, which increases the life of the catalytic coating.
    Keywords: Porous media, Monopropellant, Turbulence, Large Eddy Simulation
  • M. Talei, S. Jafarmadar*, Sh. Khalilarya Pages 203-213
    In the present research, the performance of a single-cylinder engine with a pre-chamber and natural gas fuel designed in Urmia University has been investigated and the effect of Exhaust Gas Recirculation (EGR) on engine performance has been analyzed. The results indicate that the simultaneous use of the pre-chamber and the EGR reduces significantly nitrogen oxides emission. Also, the amount of unburned hydrocarbons (HC) decreases in the low EGR, but the amount of HC increases significantly with higher EGR. EGR increases the carbon monoxide (CO) emission but does not have a significant effect on carbon dioxide (CO2) emission. Simultaneous use of EGR and pre-chamber can reduce the amount of emission while it can maintain the engine braking. The engine power and the indicated mean effective pressures (IMEP) which are the main indicators of the engine's performance, decrease by 3 to 4 percent for every 5 percent of the EGR. The results show that the EGR reduces the velocity of the jet flames out of the pre-chamber which ultimately reduces the advance of the flame front. Analysis of the results of the experimental test and the simulated model shows that an ideal range for EGR in an engine with a pre-chamber can be defined in which the emission is minimal and the engine power is maintained. In the engine used in this research, the exhaust gas reaction is in the ideal 10% range.
    Keywords: Lean Burn Engine, Natural Gas, Exhaust Gas Recirculation (EGR), Emission, Performance, Jet Flame
  • S.A.A. Pourahmadi, Sh. Talebi* Pages 215-225
    Electrowinning is the process of copper deposing from the intracellular electrolyte solution to the cathode by creating an electric current. In the present study, the hydrodynamic simulation of the electrowinning cell of Miduk Copper Complex is studied using computational fluid dynamics. Ansys-CFX software is used for this modeling. Navier Stokes and continuity equations are considered as the two-phase fluid and gas, turbulent, incompressible and steady states and the equation for copper concentration in the electrolyte will be solved with consideration of its specific boundary condition. Turbulence will be modeled using the k-ω method. The general and local simulations have been used together due to the large variation in the properties, close to the cathode and anode, and the large volume of the cell, to create a good mesh and increase the speed and accuracy of the solution. First, in general simulation, the entire geometry of the cell is modeled by creating a suitable mesh. Then in the local simulation, only the volume between the two cathodes of the cell is considered and modeled with higher precision. Data on boundary conditions in the local simulation of interface boundary are obtained with general simulation data, which increases the accuracy of modeling. Comparison of the results of general and local simulations shows an accuracy of up to 30% in close to the electrodes. The results of this simulation are the velocity vector, the concentration of acid and copper, the turbulence intensity, pressure and the volume fraction of the oxygen phase in the whole of the electrowinning cell. Finally, the model has been validated by experiments on the real cells. The results show the high accuracy of this modeling technique with less than 2.5% deviation.
    Keywords: Hydrodynamic Simulation, Computational Fluid Dynamics, Electrowinning Cell, General, Local Simulation, Experimental Validation
  • A. Saeedi, B. Hassani* Pages 227-239
    Isogeometric analysis is a new approach in computational mechanics where the geometry and computational modeling is carried out by using NURBS and B-spline functions. The main advantage of the isogeometric approach is in unifying the discretization and problem-solving processes that lead to saving of computational time and cost. In this research, the governing equations of buckling analysis of thin plates stiffened with stiffeners with various geometries are obtained by use of the variational accounting method and first-order shear deformation theory (FSDT). The geometry of stiffener and its position on arbitrarily plate are considered. The equation of buckling is derived by employing the total potential energy, and the obtained system of equations is solved by discretization with the isogeometric analysis method. One of the main advantages of this approach is that it does not need a fine mesh for unification of the connection between the plate and its stiffeners so that, it leads to more accurate answers in comparison with other numerical methods and commercial software with the same number of unknowns. Finally, In order to verification, a few examples are presented and the obtained results are compared with the available results of the analytical and numerical method.
    Keywords: Buckling, Stiffened Plate, Isogeometric, Finite Element
  • S.M. Hosseinalipoor*, H. Ami Ahmadi, A. Ebadi, M. Abdollahi Gol Pages 241-250
    Nowadays, the interaction of oil droplets with gas bubbles plays an important role in many industrial, environmental and biological processes. Therefore, in this paper, the outcome of a collision between a silicon oil droplet and an air bubble in water has studied in order to identify the effective parameters in this process. For this purpose, an especial setup was built and four series of experiments in both dynamic (in which the relative velocity of collision is equal to the bubble velocity due to the Buoyancy force) and static conditions were carried out. The results of these experiments were presented and discussed in the form of several tables and pictures. In these experiments, a high-speed camera and image processing were used to gain a better understanding about bubble-drop coalescence qualitatively, and to obtain some quantitative information such as contact time, velocity, and kinetic and interfacial energies of bubbles and drops during the impact. The results of this study show that in addition to the spreading coefficient, the kinetic energy of bubble/droplet in the collision and their contact time, are also determinative parameters in the determination of the outcome of a collision. In the dynamic and static states, the effect of kinetic energy and contact time are more effective, respectively.
    Keywords: Bubble-Droplet Interaction, Spreading Coefficient, Multi-Phase Interaction, Bubble, Droplet
  • A.H. Torabi, S. Elhami, M.R. Razfar* Pages 251-258
    Glass as a non-conductive material has special properties such as transparency, chemical resistance, and hardness. Traditional machining methods have noticeable limitations in their capability for shaping the glass parts. Electrochemical discharge machining (ECDM), as an advanced machining method, gives a chance to implement special processes on the glass. There are many effective parameters in the ECDM process and each of them has its special effect, but the influence of electrolyte type has been rarely evaluated in the literature. In this research, the effects of two types of NaOH and H2SO4 electrolytes on the glass have been studied. Electrolyte temperature, as another effective parameter on the chemical reactions, is also considered in these experiments. Surface quality, machining depth and overcut are considered as the machining outputs. The experimental results obtained in this research indicated that the application of H2SO4 acidic electrolyte after machining in NaOH electrolyte rather than machining solely in NaOH electrolyte has a significant effect on the walls of the holes. It is also observed that with a higher electrolyte temperature, the walls of the holes become smoother. It is also shown that, by applying two steps implementation of drilling and application of acidic electrolyte (NaOH/H2SO4), holes have a lower overcut, and the machining depth is improved up to 20.5% in the hydrodynamic regime.
    Keywords: Acidic Electrolyte, Driling Depth, Electrochemical Discharge
  • H. Fotohi*, I. Khezrian Pages 259-266
    Today, composite materials have attracted much attention in many industries, such as aerospace, automotive and marine industries, due to the strength to weight ratio, as well as the ratio of stiffness to high weight. Thermoset resins are among the most widely used resins in making composites based polymer. In the meantime, phenolic resins are the oldest industrial and thermosetting resins, which have important applications in various industries. The distinctive feature of this resin has resulted to its application as industrial insulators, thermal shields composites and ablative composites, and abrasive parts such as brake linings and clutch plates, and many other components. One of the applications of phenolic resins, especially resole with a relatively high thermal resistance, is the use of thermal insulation composites in thermal shields and hot air nozzles. The thermal insulation composites are often phenolic resins and their reinforcement is mainly asbestos fibers with high thermal resistance. Today, due to the carcinogenicity of asbestos fibers and the problems caused by its use, these fibers are removed from the list of reinforcing insulators, and silica fibers, a new product with an asbestos thermal stability and no environmental problem, have replaced instead of them. In this study, talc mineral micro-particles with a mean particle size of 8 μm as reinforcing the mechanical properties and thermal stability, were added to 25, 15 and 35 phr in phenolic resins in several layers of silica-phenolic composites.
    Keywords: Silica-phenolic composite.Talc, Thermal stability, Fracture, Resole