فهرست مطالب

مدل سازی در مهندسی - پیاپی 58 (پاییز 1398)
  • پیاپی 58 (پاییز 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/07/01
  • تعداد عناوین: 24
|
  • مصطفی لشکربلوکی* صفحات 1-13
    امروزه با پیشرفت تکنولوژی برای حل مسایلی که روابط دقیق ریاضی بین ورودی و خروجی برقرار نمی باشد از شبکه های عصبی مصنوعی استفاده می شود. در این پژوهش برای پیش‎بینی کشش سطحی مایعات یونی بر پایه ایمیدازولیوم دو شبکه عصبی پرسپترون چند لایه شامل شبکه عصبی مصنوعی پیشرو (FFANN) و شبکه عصبی آبشاری (CANN) پیشنهاد شد. برای بررسی صحت مدل ها، از 1251 داده آزمایشگاهی گردآوری شده از مقالات مختلف شامل کشش سطحی 40 مایع یونی در محدوده وسیع دمایی (از 61/263 الی 2/533 کلوین) استفاده شده است. نتایج نشان داد که مدل شبکه پرسپترون چند لایه CANN متشکل از چیدمانی با سه ورودی شامل جرم های مولکولی بخش های آنیونی و کاتیونی مایع یونی و دما و یک لایه مخفی حاوی 8 نرون با تابع فعال سازی تانژانت هیپربولیک که با استفاده از الگوریتم آموزشی لونبرگ-مارکوارت آموزش دیده بهترین دقت در پیش بینی کشش سطحی مایعات یونی داشته است. آنالیز خطا های داده‎های تست با درصد متوسط قدر مطلق خطاهای نسبی (AARD%) 07/1، بیانگر کارایی مدل غیرخطی CANN در برقراری ارتباط مابین ورودی های شبکه و کشش‎سطحی می باشد. علاوه بر آن مقایسه دقت مدل پیشنهادی با مدل های موجود از جمله قانون حالات متناظر، پاراچور، الگوریتم مدیریت داده ها به روش گروهی (GMDH) و مدل حداقل مربعات ماشین بردار پشتیبان (LSSVM) بیانگر برتری مدل پیشنهادی بوده است.
    کلیدواژگان: کشش سطحی، مایعات یونی، مدلسازی، شبکه عصبی، جرم مولکولی، دما
  • رامین مهدی پور*، زهرا بنی عامریان صفحات 15-25
    در میان روش های تولید برق به کمک انرژی خورشیدی، مزرعه خورشیدی با آینه های سهموی شکل دارای هزینه رقابتی با نیروگاه های دیگر می باشد. یکی از اساسی ترین بخش های طراحی این نیروگاه ها، بخش سازه کلکتورهای سهموی می باشد. در این سازه ها نیروی باد مهمترین موضوع در بحث طراحی می باشد. در این مقاله نحوه تعیین نیروی باد و عوامل موثر بر میزان نیروی پسا تشریح شده است. برای محاسبه نیروی باد از روش دینامیک سیالات محاسباتی کمک گرفته شده است. در نهایت به کمک ضرایب آیرودینامیکی تحلیل تنش وارده بر کلکتور خورشیدی محاسبه شده و سازه کلکتور در برابر این باد بررسی می شود. برای مدلسازی از هندسه سه بعدی استفاده شده این موضوع باعث می شود که اثر لبه و شیارها دقیق تر مدل گردد و پروفیل فشار در کل آینه و ممان وارده بر سازه قابل محاسبه باشد. درنهایت محاسبات تنش انجام پذیرفته است. جریانهای مورد بررسی برای سرعت های 5 ، 10 و 20 متر بر ثانیه معادل رینولدز 1 الی 4 میلیون بوده است. نتایج سه بعدی نشان داده است که اثر گردابه های پشت کلکتور قابل توجه بوده و این گردابه ها باعث نوسان و ایجاد بار دینامیک قابل توجه می شود. گردابه ها باعث نوسان در ضریب پسا و برا در حدود 16.4% می شود و عدم مد نظر قرار دادن این موضوع باعث می شود که بار دینامیک محاسبه نشده و تنش بیشینه در حدود 35.3% کمتر محاسبه گردد.
    کلیدواژگان: نیروگاه خورشیدی، نیروی آیرودینامیکی، ضرایب پسا و برا، طراحی سازه
  • محمد تقیلو، جلال قاسمی*، محمد نوروزی صفحات 28-39
    در این مقاله، تحلیل عددی جریان و انتقال حرارت در کانال دوبعدی با حضور محیط متخلخل و بر اساس روش بولتزمن شبکه‏ ای، صورت گرفته است. دلیل اصلی قرار دادن محیط متخلخل داخل کانال، کاهش سطح مقطع موثر کانال و افزایش موضعی سرعت متوسط جریان به منظور افزایش آهنگ انتقال گرما و کنترل دمای بیشینه صفحه گرم بوده است. از سوی دیگر، به دلیل عبور بخشی از جریان از داخل محیط متخلخل از افت فشار ناگهانی در اثر کاهش سطح مقطع جلوگیری به عمل می‏آید. بدین منظور، یک محیط متخلخل با ساختار تصادفی به صورت موضعی در قسمت فوقانی کانال در نظر گرفته شده است. نتایج کار حاضر، مشتمل بر بررسی اثرات پارامترهای موثر از قبیل اعداد رینولدز، پرانتل، نسبت منظری و تخلخل محیط متخلخل بر بیشینه دمای سطح گرم، عدد ناسلت متوسط و افت فشار کانال، می‏باشد. نتایج نشان می دهد که افزایش تخلخل سبب کاهش اختلاف دمای بیشینه صفحه در دو حالت کانال ساده و کانال حاوی محیط متخلخل می شود. همچنین مشاهده می شود که استفاده از محیط متخلخل در رینولدزهای پایین نسبت به کاهش دمای صفحه گرم، توجیه بیشتری دارد. در کنار این موضوع، افزایش عدد پرانتل در ابتدا سبب افزایش دمای بیشینه صفحه گرم می شود و افزایش بیشتر آن، دمای بیشنیه ی صفحه را کاهش می دهد.
    کلیدواژگان: جابجایی اجباری، محیط متخلخل، نفوذپذیری، روش بولتزمن شبکه ای
  • حسین محمدپور ریحان، حمید چاکری* صفحات 41-53
    با توجه به رشد روز افزون خطوط مترو همواره بحث حفظ ساختمانها و معابر از رسیدن آسیب به آنها بسیار مهم بوده و هست، لذا بررسی نشست ناشی از تونلسازی امری غیر قابل انکار است. محققان مختلفی تاکنون به بررسی نشست سطحی زمین پرداختهاند. با افزایش تعداد خطوط مترو بحث اندرکنش بین آنها نیز پیش میآید، لذا در ادامه این تحقیقات، در این مقاله به بحث اندرکنش بین تونل ها در نشست سطحی با استفاده از مدلسازی عددی توسط نرم افزارFLAC3D پرداخته شده است. بدین منظور تقاطع بین خطوط مترو تبریز (خطوط یک و دو و سه در محدوده میدان دانشسرای تبریز) مد نظر قرار داده شده که مهمترین بحث اندرکنش بین تونل های مترو شهر تبریز می باشد. در این بررسی سیستم حفاری EPB استفاده شده در این خطوط به طور کامل مدل سازی شده است. مدلسازیهای انجام گرفته نشان میدهند که عبور تونلهای خط 3 مترو تبریز از زیر تونلهای خط یک باعث افزایش نشست سطحی به میزان 4/139درصد میشود. همچنین بررسیها نشان دادند که عبور تونلهای خط 3 از بالای تونل خط 2 باعث افزایش میزان نشست سطحی به مقدار %56 میشود.
    کلیدواژگان: اندر کنش بین تونلها، نشست سطحی، خطوط مترو تبریز، FLAC3D
  • مریم ایزدی کیا، میراعلم مهدی* صفحات 55-68
    ‏ انتقال حرارت جابجایی ترکیبی یک نانو سیال، شامل آب و ذرات اکسید آلومینیوم، درون یک لوله افقی، برای جریان آرام به صورت عددی شبیه سازی شده است. معادلات پیوستگی، اندازه حرکت و انرژی با رویکرد حجم کنترل با دقت مرتبه دوم گسسته شده و کوپلینگ سرعت و فشار با استفاده از الگوریتم سیمپل انجام شده است. برای لحاظ کردن جابجایی آزاد، تغییرات چگالی سیال با رابطه بوسینسک برحسب دما تغییر می کند. از مدل دوفازی مخلوط همگن با به کارگیری خواص موثر برای مدل سازی جریان دوفاز نانوسیال استفاده شده است. شبکه بندی به صورت باسازمان انجام شده و کنار دیواره ها شبکه لایه-مرزی ایجاد شده است. مقایسه نتایج بدست آمده با نتایج تجربی بیانگر دقت قابل قبول شبیه سازی عددی بوده است. شبیه سازی در دو حالت عدد ریچاردسون و شارحرارتی ثابت به صورت پایا انجام شده و تغییرات ضریب جابجایی و عدد ناسلت در شرایط مختلف به صورت نمودار ارایه شده است. بررسی نتایج نشان می دهد که در حالت شار حرارتی ثابت انتخاب رابطه مناسب برای ضریب هدایت حرارتی موثر تاثیر قابل ملاحظه ای بر دقت نتایج بدست آمده خواهد داشت. بررسی نتایج نشان داد که در حالت عدد ریچارسون ثابت هر دو رابطه نتایج مشابه ای برای مقدار ضریب جابجایی می دهند به طوری که با افزایش درصد کسر حجمی نانوذره مقدار ضریب جابجایی افزایش می دهد. این در حالی است که در حالت شارحرارتی ثابت نتایج بدست آمده عکس یکدیگر است. به صورتی که با افزایش غلظت نانوذرات، در یک رابطه افزایش ضریب انتقال حرارت و در دیگری کاهش ضریب انتقال حرارت مشاهده می شود.
    کلیدواژگان: انتقال حرارت، جابجایی ترکیبی، جریان دوفاز، نانوسیال، لوله افقی
  • فاطمه قادری*، فرید شاهمیری صفحات 69-80
    در این مقاله تاثیر ابعاد دم افقی بر بهبود پاسخ های دینامیکی، خواص پایداری و میزان ارتقاء کیفیت و خوش دستی پرواز بالگردهای یک روتور اصلی در پرواز کروز بررسی می شود. این فرایند شامل استخراج مدل دینامیک غیرخطی شش درجه آزادی بر اساس روابط آیرودینامیک خطی و با فرض خطی بودن سرعت القایی روتور و دو درجه آزادی فلپینگ و فدرینگ برای بالگرد متشکل از یک روتور اصلی، روتور دم، دم افقی و عمودی، بدنه و سامانه پیشرانش است. استخراج مشتقات پایداری و کنترل بالگرد در شرایط تریم و بررسی تاثیر تغییر مساحت دم افقی بر پایداری بالگرد در پرواز کروز بیانگر روند مطالعات در مقاله حاضر است. نتایج حاصل نشان می دهد که افزایش مساحت دم افقی بالگرد تاثیر قابل ملاحظه ای بر شرایط تریم بالگرد مورد تحقیق ندارد، و نیازی به محاسبه شرایط تریم برای مقادیر مختلف مساحت دم افقی نیست. همچنین نتایج نشان می دهد که تغییر سایز دم افقی باعث بهبود پایداری طولی می شود، و با افزایش مساحت دم افقی تا سه برابر مقدار اولیه، قطب های سیستم حلقه باز به ناحیه پایدار منتقل می شود و الزامات استاندارد (ADS-33E) برای پرواز در سطح یک پروازی که فراجهش کمتر از 30 درصد و زمان نشست کمتر از 5 ثانیه را اجابت می کند.
    کلیدواژگان: بالگرد یک روتور اصلی، مدل سازی دینامیکی، پرواز رو به جلو، پایداری و کنترل بالگرد
  • محمد رضا حسن زاده، فرشید کی نیا* صفحات 81-102

    با توجه به پیچیدگی مسایل مهندسی و وجود محدودیت های مختلف در این مسایل، استفاده از الگوریتم های فرا ابتکاری برای بهینه سازی مسایل عملی با توجه به توانایی آنها در پیدا نمودن راه حل های قابل قبول در یک زمان مقرون به صرفه و تحمل غیرمحدبی و غیر متمایزی مسایل مختلف، لازم گردیده و از این رو تحقیقات گسترده ای جهت بهبود الگوریتم های اکتشافی به منظور بالا بردن توانایی آنها در حل مسایل مهندسی و عملی انجام گردیده است. در این مقاله با توجه به توانایی جستجوی سراسری بعضی الگوهای جستجوی فرا اکتشافی (مانند الگوریتم EMA) و توانایی جستجوی محلی آنها (مانند الگوریتم FPA)، یک روش ترکیب جدید برای استفاده از توانایی هردو نوع الگوریتم پیشنهاد میشود. سپس با استفاده از روش پیشنهادی یک مدل جستجوی ترکیبی با توانایی های جدید ارایه میشود که توانایی های آن برروی توابع تست استاندارد و همچنین حل مسایل مهندسی اثبات میگردد.

    کلیدواژگان: جستجوی فرا اکتشافی، الگوی جستجوی ترکیبی، الگوریتم بازار بورس، الگوریتم گرده افشانی گل
  • راضیه راستگو، کورش کیانی* صفحات 103-111
    یادگیری عمیق، یکی از رویکردهای مورد توجه در یادگیری ماشین می باشد که شامل معماری های مهمی می باشد. شبکه کانولوشنی عمیق، یکی از معماری های مورد توجه در یادگیری عمیق می باشد که در پردازش های مربوط به تصاویر دیجیتالی کاربرد فراوانی پیدا کرده است. در این پژوهش، شبکه کانولوشنی Alexnet، به منظور شناسایی چهره در عکس های ورودی، مورد استفاده قرار گرفته است. تنظیم دقیق مدل از قبل تعلیم داده شده ی Alexnet، با تبدیل لایه های کاملا متصل به لایه های کانولوشنی و اعمال فیلتر های مناسب، انجام شده است. استفاده از برش های مختلف عکس ورودی و نیز افزایش تعداد لایه های کانولوشنی به منظور استخراج خصوصیت های با سطح بالاتر به همراه فیلترهای مناسب در مدل های پیشنهادی مورد توجه قرار گرفته است. به منظور تجسم اعمال فیلترها در لایه های مختلف، از روش کانولوشن معکوس استفاده شده است. از دو پایگاه داده ی Caltech face و LFW به منظور نشان دادن نتایج، استفاده شده است. پس از پردازش های لازم بر روی پایگاه داده های مورد استفاده، نتایح به دست آمده از شبکه Alexnet، قبل و بعد از تنظیم دقیق، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بررسی، حاکی از بهبود عملکرد شبکه، تحت عملیات انجام شده، می باشد.
    کلیدواژگان: یادگیری عمیق، شبکه کانولوشنی عمیق، تنظیم دقیق، شناسایی چهره، یادگیری انتقالی، کانولوشن معکوس
  • سید سعید حاجی نصیری*، محمدکاظم مروج فرشی، رحیم فائز صفحات 113-126
    با استفاده از مدل خط انتقال چندگانه، مدل مداری جامعی برای استفاده در خطوط ارتباطی نانولوله های کربنی چندلایه ناهمسان باندل شده پیشنهاد می شود. با بهره گیری از مدل مداری پیشنهادی، یک مدل الگوریتمی نیز جهت محاسبه ماتریس انتقال این نوع خطوط ارتباطی ارایه می گردد. در مدل مداری و به تبع آن مدل الگوریتمی ماتریس انتقال، اثرات سلفی و خازنی و همچنین تونل زنی بین لایه های کربنی لحاظ شده است. برای هر چه دقیقتر شدن نتایج محاسبات، پارامتر تعداد بلوکهای توزیع شده برای این نوع خط ارتباطی ارایه می شود. جامع و الگوریتمی بودن مدل فوق به این معناست که می توان از آن در کلیه ابعاد و تکنولوژیهای خطوط ارتباطی استفاده کرد. در ضمن هر گونه تغییر در پارامترهای فیزیکی نانولوله ها به سادگی در مدل مداری و روابط ماتریس انتقال وارد می شود و می توان اثرات ناشی از آنها را بررسی کرد. با استفاده از مدل مداری و مدل الگوریتمی ماتریس انتقال استخراج شده می توان انواع تحلیلهای پایداری نظیر نایکوییست، بد، نیکولز و پاسخهای حوزه زمان خطوط ارتباطی نانولوله های کربنی چندلایه ناهمسان باندل شده مورد استفاده در مدارات با مقیاس بزرگ را بررسی کرد. در این مقاله پس از معرفی مدل مداری پیشنهادی برای خطوط ارتباطی نانولوله های کربنی چندلایه ناهمسان باندل شده و استخراج مدل الگوریتمی ماتریس انتقال، به صورت موردی به استخراج نمودارهای خروجی این نوع خطوط ارتباطی در حوزه زمان و نایکوییست می پردازیم. نتایج نشان می دهد که با افزایش طول یا قطر نانولوله ها، تاخیر خطوط ارتباطی افزایش یافته ولی پایداری نسبی آنها بیشتر می شود.
    کلیدواژگان: نانولوله های کربنی چندلایه ناهمسان باندل شده، مدل مداری، مدل ماتریس انتقال، پاسخ حوزه زمان، دیاگرام نایکوئیست
  • اسماعیل رنجبر کلیبی، محمد دانایی*، مجتبی احمدیه خانه سر صفحات 127-142
    در این مقاله یک تقویت کننده عملیاتی دوطبقه با تکنیک بافر جریان سری با خازن میلر برای کاربردهایی با پهنای باند چند صد مگاهرتز طراحی و بهینه سازی شده است. در اینجا برای کاهش سطح سیلیکون اشغالی، خازن جبرانسازی را با خازن ترانزیستوری جایگزین کرده ایم. برای برطرف کردن مشکلات بکارگیری خازن ترانزیستوری از الگوریتم بهینه سازی استفاده شده است و همچنین با استفاده از روش پیشنهادی رابطه تحلیلی از جواب های بهینه شده استخراج نموده ایم. روابط بدست آمده نشان می دهد که در بهترین حالت چه مصالحه ای بین حاشیه فاز، توان مصرفی و پهنای باند بهره-واحد وجود دارد. با توجه به امکانات موجود در تراشه، این روابط به طراح کمک می کند بهینه ترین طراحی را برای تقویت کننده عملیاتی داشته باشد. تقویت کننده دوطبقه طراحی شده به روش جبرانسازی میلر با بافر جریان و با تکنولوژی 0.18 میکرومتر طراحی شده است. این تقویت کننده دارای بار خازنی به اندازه 1 پیکوفاراد می باشد، بهره ای فرکانس پایین آن بیش از 70 دسی بل، پهنای باند بهره-واحد 680 مگاهرتز، حاشیه فاز 65 درجه و آهنگ گردش آن350 V/µs است. این درحالی است که اندازه توان مصرفی برابر با 900 میکرو وات و ولتاژ تغذیه 8/1 ولت می باشد. با استفاده از این روش بهبود 34 درصد در پهنای باند حاصل شده است و همچنین اندازه خازن جبران سازی را می توان تقریبا به یک سوم کاهش داد.
    کلیدواژگان: الگوریتم ژنتیک چند هدفه، تقویت کننده ی عملیاتی، جبرانسازی، خازن ترانزیستوری
  • علی حسامی نقشبندی*، صابر ارمغانی، سید محمد شهرتاش صفحات 143-157
    در سال های اخیر، مسیله ی طرح توسعه شبکه های انتقال به منظور کاهش اثرات نامطلوب خرابی آبشاری به عنوان یکی از مسایل مهم در بحث طراحی و برنامه ریزی شبکه های قدرت مطرح شده است. حل مسیله ی طرح توسعه ی شبکه ی قدرت با هدف کاهش اثرات نامطلوب خرابی آبشاری با استفاده از رویکرد تحلیل و ارزیابی باعث می شود که اثرات نامطلوب خرابی آبشاری به صورت موثرتری نسبت به رویکرد بهینه سازی کاهش یابد. رویکرد تحلیلی یک مجموعه از مستعدترین خطوط را تشکیل داده و احداث خطوط موازی با تمام اعضای مجموعه ی خطوط مستعد خرابی آبشاری را به عنوان طرح توسعه شبکه معرفی می کند. اما احداث همزمان یک خط موازی به ازای تمام اعضای موجود در مجموعه ی مستعدترین خطوط، طرحی غیر فنی و غیراقتصادی است. در این مقاله تلاش می شود به منظور پیشنهاد طرح توسعه شبکه انتقال به صورت فنی و اقتصادی، با استفاده از تحلیل عواقب نامطلوب خرابی آبشاری، خط مستعد خرابی آبشاری شناسایی شده و از طریق آن و راهبرد یک شین دورتر، ناحیه ی آسیب پذیر شناسایی می شود. طرح های مختلف از توسعه ی شبکه ی انتقال در ناحیه ی آسیب پذیر برنامه ریزی شده و استحکام بخشی هر طرح توسعه با استفاده از معیار استحکام بخشی پیشنهادی مورد ارزیابی و اولویت بندی قرار می گیرد. رویکرد پیشنهادی در طرح توسعه ی شبکه ی انتقال بر روی سیستم قدرت آزمون 39 شین آزمایش شده و نتایج عددی، توانایی روش پیشنهادی در کاهش اثرات نامطلوب خرابی آبشاری را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: خرابی آبشاری، شناسایی ناحیه ی آسیب پذیر، شاخص استحکام بخشی به شبکه ی انتقال. طرح توسعه شبکه های انتقال
  • نوریه ظهیرالدین، علیرضا جلیلیان، سید محمد شهرتاش* صفحات 159-170
    بارهای تک فاز با الگوی مصرفی متفاوت، عمده بارهای شبکه های توزیع فشارضعیف را تشکیل می دهند و با گسترش استفاده از ادوات الکترونیک_قدرت در تجهیزات الکتریکی بار مشترکین در اکثر شبکه های توزیع فشارضعیف علاوه بر عدم تعادل، دارای اعوجاجات هارمونیکی هست. این عدم تعادل و اعوجاجات هارمونیکی نه تنها به شبکه های بالادست منتقل شده و باعث بروز مشکل می شوند، بلکه در شبکه های فشارضعیف نیز موجب می شود تا مجموع جریان سه فاز صفر نگردد و با جاری شدن جریان برگشتی در هادی نول، تلفات این شبکه ها افزایش یابد. در این مقاله، در ابتدا، توان لحظه ای نول به عنوان معیاری جهت تشخیص تعادل یا عدم تعادل شبکه های فشارضعیف هارمونیکی معرفی می شود، سپس با به کارگیری روش MP (Matrix Pencil Method)، فرکانس های موجود در شکل موج توان لحظه ای نول و مرتبه-های هارمونیکی بارهای هارمونیکی مشخص شده تا بارهای موثر بر کاهش توان لحظه ای نول مشخص گردند و با جابه جایی و ایجاد آرایش مناسب این بارها در سه فاز شبکه، به کاهش نامتعادلی و تلفات شبکه بیانجامد.
    کلیدواژگان: تلفات سیم نول، تعادل در شبکه های فشارضعیف غیرهارمونیکی و هارمونیکی، توان لحظه ای، روش Matrix Pencil، بارهای هارمونیکی موثر بر نامتعادلی
  • مهدی بکرانی* صفحات 171-186
    یکی از مهمترین چالشهای موجود در فیلترهای وفقی، سرعت پایین همگرایی الگوریتم وفقی در حضور سیگنال های ورودی با همبستگی زیاد می باشد. الگوریتم وفقی تصویر افاین، تعمیم یافته الگوریتم مشهور حداقل میانگین مربعات نرمالیزه خطا (NLMS) بوده و سبب بهبود سرعت همگرایی در برابر سیگنال های ورودی همبسته در ساختارهای تمام باند و زیرباندی می شود. در این مقاله، به منظور بهبود عملکرد همگرایی الگوریتم در برابر سیگنال های با همبستگی زیاد در کاربرد مدل سازی سیستم های خطی تنک، یک الگوریتم وفقی تصویر افاین زیرباندی ارایه شده است که در آن تعداد بردارهای تصویرسازی از ورودی در هر زیرباند به صورت تابعی از خطای تخمینی زیرباندی تعیین می شود. همچنین طول گام به صورت تابعی از دامنه وزنهای فیلتر وفقی و خطای تخمینی زیرباندی در نظر گرفته شده است، به صورتی که در ابتدای همگرایی، نقش وزنهای بزرگتر در به هنگام سازی بیشتر بوده و به تدریج با کاهش خطا، نقش تمام وزنها در به هنگام سازی یکسان شود. این ایده علاوه بر افزایش سرعت همگرایی سبب کاهش خطای حالت دایم می شود. نتایج شبیه سازی برای مدل سازی سیستم خطی تنک و همچنین در کاربرد حذف پژواک آکوستیکی، بهبود عملکرد همگرایی و دقت بالاتر الگوریتم در تخمین ضرایب مسیر آکوستیکی را در مقایسه با الگوریتم های وفقی همتا تایید می کند.
    کلیدواژگان: فیلتر وفقی، سرعت همگرایی، الگوریتم تصویر افاین، ساختار زیرباندی، سیستم تنک، پژواک آکوستیکی
  • محسن بمبائی چی*، مرتضی حسینعلی زاده تونی صفحات 187-202

    در این مقاله، تحلیل دقیق ارتعاش آزاد قاب های نیمه سخت تشکیل شده از ماده ی تابعی درجه ای (FGM) که دارای تکیه گاه های کشسان دورانی می-باشند، انجام پذیرفت. ماده های FGM (ناهمگن) که با نام ماده های هدفمند یا هوشمند نیز شناخته می شوند، به صورت تابع توانی الگوسازی می گردند. همچنین، برای الگوسازی سختی پیوندهای کشسان تکیه گاهی و عضوی، از فنرهای دورانی خطی بهره جویی می شود. در این راستا، نخست، با حل معادله دیفرانسیل حاکم بر ارتعاش آزاد سازه و بر پایه نگره اولر- برنولی، پاسخ های دقیق، بر حسب تابع های بسل به دست آمدند. سپس، با وارد نمودن شرط-های مرزی، ماتریس ضریب های ثابت برپا گردید. از برابر صفر قراردادن دترمینان ماتریس ضریب ها، معادله مشخصه سازه در دسترس قرار می گیرد. پاسخ های حقیقی این معادله، فرکانس های طبیعی سیستم و به دنبال آن، شکل های ارتعاشی سازه را به دست می دهد. به سخن دیگر، رابطه های صریحی برای یافتن فرکانس طبیعی و مودهای ارتعاشی سازه های FGM قابی با شرط های مرزی متفاوت در دسترس قرار می گیرد. در ادامه، پس از صحت سنجی رابطه سازی پیشنهادی، به ارزیابی اثر عامل های گوناگونی مانند سختی پیوند عضوی، سختی پیوندهای تکیه گاهی و گونه ماده تابعی درجه ای بر پاسخ ارتعاش آزاد قاب های همگن و ناهمگن پرداخته شد. یافته ها نشان می دهند، هر یک از عامل های یاد شده، می توانند اثر قابل توجهی بر فرکانس طبیعی سازه داشته باشند.

    کلیدواژگان: ارتعاش آزاد، قاب نیمه سخت، ماده ی تابعی درجه بندی شده (FGM)، تکیه گاه کشسان دورانی، فرکانس طبیعی
  • مصطفی مالکی مقدم*، سعید رحمانی، رشاد حسامی، صمد بنیسی صفحات 203-214
    با توجه به اینکه در نرم افزارهای تعیین مسیر حرکت بار در داخل آسیاهای مورد استفاده در کارخانه های فرآوری مواد معدنی، از روابط ارایه شده توسط پاول (1991) در تعیین مسیر حرکت گلوله استفاده می شود، در این تحقیق صحت استفاده از این روابط مورد بررسی قرار گرفت. بررسی ها نشان داد اختلاف بین نقاط برخورد بدست آمده از دو گلوله ی با جنس های متفاوت کمتر از 2 درجه است و تغییر ضریب اصطکاک تاثیر چندانی در نقطه برخورد گلوله به آستر آسیا ندارد. در حالی که در روابط مربوط به پاول، با تغییر 4/0 ضریب اصطکاک با توجه به صفر نبودن مقدار ضریب اصطکاک ایستایی µs، نقطه ی برخورد گلوله حدود 15 درجه تغییر می کند. بررسی میزان اختلاف زاویه ی برخورد تک گلوله در آسیا، در حالتی که مقدار ضریب اصطکاک ایستایی در نقطه ی تعادل صفر در نظر گرفته شود و حالتی که از روابط پاول استفاده شود، نشان داد در شرایطی که ضریب اصطکاک ایستایی مقداری نزدیک به صفر باشد، نتایج حاصل از دو روش نزدیک به هم می باشد ولی اگر مقدار ضریب اصطکاک ایستایی بیش از 1/0 باشد، تفاوت ها بارز خواهند شد.
    کلیدواژگان: فرآوری مواد معدنی، آسیا، آستر، ضریب اصطکاک ایستایی، نقطه ی برخورد
  • الهه حیدرنژاد، علی سلماس نیا*، رضا برادران کاظم زاده صفحات 215-232
    یکی از مباحث مهم در مدیریت پروژه انتخاب بهترین گزینه برای انجام هر فعالیت است، به طوری که پروژه با کمترین هزینه کل و زمان کل به اتمام برسد. در دنیای واقعی، منابع گوناگونی از عدم قطعیت وجود دارد که اغلب تاثیر منفی روی هزینه و زمان انجام فعالیت ها دارند. بنابراین، اهمیت توسعه رویکردهایی برای ایجاد زمانبندی پروژه استوار احساس می شود که نسبت به اختلال ایجاد شده توسط فاکتورهای غیرقابل کنترل کمتر آسیب پذیرتر باشند. از سویی دیگر همراه با صنعتی شدن جوامع، پروژه های ساخت مشکلات زیست محیطی اعم از مصرف بیش از حد منابع جهانی و از نظر عملیات ساخت و ساز، آلودگی محیط اطراف را منجر شده است. بنابراین، به موازات افزایش آگاهی های زیست محیطی، صاحبان صنایع و مدیران پروژه می بایست به ارزیابی نحوه تاثیر فعالیت هایشان بر محیط اطراف بپردازند. از این رو، دستیابی به این هدف نیز باید در اهداف چندگانه تکمیل پروژه و روابط آنها به طور همزمان در نظر گرفته شود. در این تحقیق، مدلی براساس بهینه سازی استوار برای مسیله موازنه ی زمان- هزینه- اثرات زیست محیطی گسسته ارایه می شود که شرایط عدم قطعیت برای زمان و هزینه فعالیت ها در نظر گرفته شده است. برای نشان دادن کارایی مدل پیشنهادی، تحلیل محاساسباتی برای یکی از پروژه های ساخت و ساز بندر امیرآباد انجام شده است. نتایج ارایه شده از حل مدل قطعی و استوار حاکی از قابلیت بسیار بالای مدل استوار نسبت به مدل قطعی در پاسخگویی به عدم قطعیت موجود در پارامترهای مسیله و هم چنین مدیریت سطح ریسک پذیری تصمیم گیرنده است
    کلیدواژگان: مدیریت پروژه، موازنه زمان- هزینه- اثرات زیست محیطی پروژه، بهینه سازی استوار، برنامه ریزی چندهدفه
  • عابد حسام، سعید امامی*، رمضان نعمتی کشتلی صفحات 233-247
    زمانبندی کارها و فعالیت های نگهداری و تعمیرات از مسایل مهم دریک سیستم تولیدی است. در محیط کسب و کار حاضر، رقابت شرکت های تولیدی برپایه قابلیت آنها در پاسخگویی به تغییرات سریع در تقاضا، با کیفیت بالا و هزینه کم هست. در این مقاله، مساله زمانبندی کارها و فعالیت های نگهداری و تعمیرات در یک سیستم تولیدی با ماشین های موازی نامرتبط مورد ملاحظه قرارگرفته است. با در نظر گرفتن زمان های پردازش قابل کنترل، یک مدل برنامه ریزی ریاضی چندهدفه برای کمینه نمودن مجموع هزینه های توسعه و فشرده سازی زمان های پردازش و نگهداری و تعمیرات، حداکثر زمان تکمیل، دیرکرد ها و زودکردها ارایه شده است. برای حل مدل چندهدفه پیشنهادی، از رویکرد کلاسیک برنامه ریزی آرمانی چند انتخابی (MCGP) استفاده شده است. همچنین، با توجه به اینکه مساله زمانبندی موردنظر جزء مسایل NP-hard می باشد، لذا الگوریتم NSGA-II برای حل نمونه مسایل در ابعاد متوسط و بزرگ توسعه داده شده است. نتایج به دست آمده از حل مدل توسط الگوریتم NSGA-II و مقایسه آن با جواب های بدست آمده با رویکرد MCGP، نشان داده است که الگوریتم پیشنهادی، جواب های نامغلوب مناسب و در زمان کوتاهی ارایه نموده است.
    کلیدواژگان: زمانبندی، ماشین های موازی نامرتبط، زمان های پردازش قابل کنترل، MCGP، NSGA-II
  • فرامرز نوری، جاوید قهرمانی نهر* صفحات 249-266

    در این مقاله یک شبکه زنجیره تامین دارو 5 سطحی تحت عدم قطعیت مدل سازی شده است. سطوح این شبکه زنجیره تامین شامل تامین کنندگان مواد اولیه، مراکز تولیدی، مراکز توزیع کننده، مراکز درمانی و مشتریان است. همچنین، اهداف این مقاله شامل کمینه سازی هزینه های کل شبکه زنجیره تامین، کمینه کردن حداکثر تقاضای برآورده نشده و بیشینه سازی قابلیت اطمینان در تحویل به موقع داروها با در نظر گرفتن زمان فسادپذیری دارو و تخفیف کلی در خرید مواد اولیه است. متغیرهای تصمیم گیری مسیله به دو دسته استراتژیکی و تاکتیکی تقسیم شده و به ترتیب شامل تعیین تعداد و مکان بهینه تسهیلات بالقوه و تعیین مقدار بهینه جریان دارو بین تسهیلات انتخاب شده است. برای کنترل پارامترهای غیرقطعی از روش بهینه سازی استوار-امکانی بهره گرفته شده و از روش ترکیبی معیار جامع و شبیه سازی مونت کارلو برای حل مدل چندهدفه استفاده شده است. درنهایت با ارایه یک مثال عددی، خروجی های به دست آمده از حل مدل موردبحث قرارگرفته است.

    کلیدواژگان: روش بهینه سازی استوار امکانی، شبکه زنجیره تامین دارو، شبیه سازی مونت کارلو
  • فرزانه میراخورلو، ابراهیم نجفی کانی* صفحات 267-278
    کمبود منابع زیست محیطی، اقتصادی خواستار افزایش پژوهش در زمینه جایگزین‎های جدید در ساخت و ساز عمرانی است. در چند دهه گذشته گچ به عنوان مواد نازک سازی دیوار و سقف استفاده شده است. مطالعات فراوانی انجام شده است تا از الیاف طبیعی به عنوان تقویت کننده گچ استفاده شود و طی آن موفق به سبک سازی کامپوزیت‎های گچی شده‎اند. در این پژوهش از ماده لیگنوسلولزی الیاف کاه برنج در 8 سطح نسبت به وزن گچ جهت ساخت پنل‎های گچی استفاده گردید. همچنین از متیل سلولز، آهک، نشاسته و محلول های قلیایی آهک اشباع و هیدروکسیدپتاسیم  1 مولار  به عنوان اصلاح کننده‎ی کاه در این تحقیق به کار گرفته شد. از هر ترکیب 3 نمونه ساخته شد و تهیه نمونه‎ها مطابق با استاندارد و‎اندازه گیری خواص فیزیکی و مکانیکی از جمله مقاومت خمشی، فشاری، دانسیته مطابق با استاندارد‎های مربوطه انجام گرفت. کاه عملکرد ضعیفی در مقاومت ها از خود نشان داد ولی دانسیته را حدود 12 درصدکاهش داد. در ادامه کاه فراوری شده علاوه بر بهبود دو خاصیت قبلی توانست مقاومت خمشی را 9 درصد افزایش دهد. نتایج حاصل از بررسی  های میکروساختاری با میکروسکوپ الکترونی تاییدی بر نتایج بالا را نشان می دهد. کمک برنامه نویسی در نرم افزار متلب و با استفاده از شبکه عصبی- فازی آنفیس، مدلی جهت پیش‎بینی خواص ترکیبات جدید و همچنین پیشنهاد ترکیبات بهینه به دست آورده شد.
    کلیدواژگان: گچ، خواص مکانیکی، الیاف طبیعی، کامپوزیت گچ، مدل آنفیس، میکروساختار
  • سجاد اسلامی، مهدی محسنی* صفحات 279-293

    با توجه به کاربرد روز افزون استفاده از نانوسیال به عنوان سیال عامل خنک کننده و همچنین گسترش مدل سازیهای عددی به منظور کاهش زمان و هزینه طراحی، در این پژوهش، جریان مغشوش نانوسیال آب- اکسید سیلیسیم و آب- اکسید مس برای دو شرایط مختلف در یک لوله افقی تحت شار حرارتی ثابت به صورت عددی شبیه سازی شده است. برای مدلسازی جریان آشفته، چندین مدل توربولانس دو معادله ای و یک مدل تنش رینولدز موجود در نرم افزار فلوینت با هدف بررسی عملکرد آنها مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین تخمین خواص ترموفیزیکی نانوسیال با استفاده از رویکرد تک فاز انجام گرفته است. برای آگاهی از مقادیر خطای حاصل از شش مدل توربولانس مورد استفاده، نتایج به دست آمده در مطالعه حاضر با داده های آزمایشگاهی مقایسه شده اند تا بتوان در نهایت مدل توربولانسی که تطابق بهتری با داده های آزمایشگاهی در طیف وسیع تری از شرایط جریان دارد را مشخص کرد. به همین منظور بیش از 500 اجرا در اعداد رینولدز مختلف، کسر حجمی های مختلف برای دو عدد بدون بعد ناسلت و ضریب اصطکاک انجام شده است.

    کلیدواژگان: نانوسیال، جریان مغشوش، مدل توربولانس، انتقال حرارت جابجایی، حل عددی
  • سید سعید حاجی نصیری* صفحات 295-303
    با استفاده از معادلات نرخ لیزر خود سامانده نقطه کوانتومی ایندیم گالیم آرسناید - گالیم آرسناید، تابع انتقال این نوع لیزر استخراج و ارایه می شود بطوریکه با بهره گیری از آن می توان انواع تحلیلهای حوزه زمان و پایداری در حوزه فرکانس را انجام داد. در حوزه زمان، تابع انتقال ارایه شده رفتار حالت گذرا و دایمی لیزر را به صورت یکجا محاسبه می کند. همچنین این تابع انتقال می تواند در شبیه سازهای مداری نظیر اسپایس جهت شبیه سازی مدارات الکترواپتیکی با مقیاس بزرگ استفاده شود. پس از استخراج تابع انتقال مذکور، پاسخ حوزه زمان لیزر خود سامانده نقطه کوانتومی و دیاگرامهای پایداری نایکوییست آن محاسبه شدند. در این دیاگرامها اثر تغییر رفتار دینامیک حاملها بر روی پاسخ خروجی لیزر بررسی شده است. نتایج حاصل از تابع انتقال ارایه شده نشان می دهد افزایش طول عمر آرامش حاملها باعث کاهش دامنه نوسانات گذرا و پایداری نایکوییستی بیشتر و افزایش زمان بازترکیب در نقطه و چاه کوانتومی لیزر باعث افزایش دامنه نوسانات و پایداری نایکوییستی کمتر در توان خروجی آن می شود. بر خلاف سیستمهایی نظیر خطوط ارتباطی و ترانزیستورها که پاسخ حوزه زمان و پایداری نایکوییستی در آنها قبلا بررسی شده است، نتایج به دست آمده نشان می دهد در لیزر خود سامانده نقطه کوانتومی نسبت پیک توان خروجی در حالت گذرا به توان حالت پایدار بسیار بزرگ است. هر یک از این پیکها در توان خروجی لیزر می تواند ورودی مدار بعدی متصل به لیزر را دچار آسیب و یا سردرگمی منطقی کند.
    کلیدواژگان: لیزر خود سامانده نقطه کوانتومی، تابع انتقال، پایداری
  • سید امیر فرهاد قاضی میرسعید، محسن معدنی*، مهدی زارع صفحات 305-316

    سیستم های پایش سلامت ساختمان با ارزیابی پارامترهای متعددی از سلامت سازه، تلاش در تشخیص زودهنگام خرابی و پیشگیری از گسترش آن دارند. یکی از مهمترین اجزای یک ساختمان، تیرهای آن است که وقوع هرگونه ترک یا آسیب در آنها می تواند صدمات جبران ناپذیر مالی و جانی در پی داشته باشد. استفاده از حسگرهای جابه جایی و تحلیل داده های آن، یکی از روش های پایش سلامت سازه و تشخیص ترک و آسیب در آن می باشد. در این میان، تبدیل موجک از متداول ترین ابزارهای تشخیصی محسوب می شود، ولی به تنهایی قادر به تشخیص ترک های ریز (آغاز فرآیند ترک خوردگی) نیست. در این تحقیق، روشی مبتنی بر ترکیب تبدیل موجک گسسته و فیلتر دیجیتال جهت آشکار سازی آسیب های ریز تیر طره بتن مسلح پیشنهاد شده است. حالت های مختلف خرابی با استفاده از نرم افزار Abaqus شبیه سازی شده، و شکل های مودی حاصل به کمک نرم افزار MATLAB تحت تبدیل موجک گسسته و فیلتر دیجیتال تحلیل شده است. نتایج بیانگر عملکرد بسیار دقیق روش پیشنهادی و تشخیص ترک های ریز در حد میلی متر است که نشان دهنده بهبود حدود 10 برابری دقت نسبت به کارهای پیشین می باشد.

    کلیدواژگان: پایش سلامت ساختمان، تبدیل موجک، فیلتر دیجیتال، تشخیص ترک
  • احسان زمانی*، فاطمه عباسپور، سجاد صیفوری صفحات 317-328

    افزایش مقاومت الکتریکی و کاهش میزان رسانایی نانولوله ها در اثر اعمال نیروهای ضربه ای به آنها جذابیت فراوانی را در استفاده از آنها به عنوان سنسورهای نیرویی به وجود آورده است. در این پژوهش، یک روش تحلیلی جدید برای بررسی ضربه نانوذره بر روی نانولوله دو جداره کربنی در دو حالت تکیه گاه ساده و گیردار، با استفاده از تیوری غیرمحلی تیر اویلر- برنولی و تیموشنکو و با در نظر گرفتن نیروی واندروالس بین لایه ها ارایه شده است. مقدار ثابت فنر برای هر نانوتیر نیز که از هندسه سازه و تغییر شکل های برشی و خمشی آن تاثیر می پذیرد، با استفاده از سیستم جرم و فنر بدست آمده است. نتایج حاصل از این روش تحلیلی با نتایج موجود در پیشینه تحقیق مقایسه شده است. بر اساس این نتایج، با افزایش سرعت، میزان تغییر شکل دینامیکی وسط نانوتیر دو جداره بیشتر می شود، مقدار تغییر شکل دینامیکی در نانولوله دوجداره کمتر از نانولوله تک جداره محاسبه شده و تغییر شکل دینامیکی ماکزیمم نانولوله دو جداره با افزایش جرم نانوذره بیشتر می شود. همچنین با در نظر گرفتن نیروی واندروالس بین لایه ها، تغییر شکل دینامیکی ماکزیمم وسط نانوتیر کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: نانولوله کربنی دو جداره، نانو ذره، سیستم جرم و فنر، ضربه
  • سعید رحیمی، سهیل رضازاده مفردنیا، فاطمه یزدیان*، بهنام راسخ، سیدعباس شجاع الساداتی صفحات 329-336

    در حال حاضر برای اندازه گیری متان محلول در فرآیند تخمیر، از دستگاه کروماتوگرافی گازی و اسپکترومترجرمی استفاده می شود، اما برای استفاده از اسپکترومتری جرمی به صورت خارج از خط، نیاز به نمونه گیری و نگهداری محلول می باشد. به همین دلیل، حسگرهای گازی مبتنی بر غشای سیلیکونی جهت تشخیص متان محلول طراحی و ساخته شده است. نمونه ای از این دسته حسگرها، حسگر شامل یک لوله سیلیکونی با جریان ورودی گاز هلیوم می باشد. شبیه سازی این حسگر توسط نرم افزار کامسول2/5 در حالت سه بعدی انجام شد. دبی هلیوم ورودی در سه مقدار 40، 50 و 60 میلی لیتر بر دقیقه اعمال شد. همچنین لوله سیلیکونی به طول های 5 ، 10 و 15 سانتی متر و با سه قطر 05/0، 15/0 و 25/0 سانتی متر مورد بررسی قرار گرفت. زمان پاسخ به دست آمده از شبیه سازی حسگر در اختلاف 20٪ نسبت به نتایج آزمایشگاهی می باشد. علاوه بر این تنش برشی، اثر سرعت گاز ورودی، فشار جریان و غلظت سیال در این پژوهش مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت.

    کلیدواژگان: حسگر، محلول متان، تخمیر، شبیه سازی
|
  • Mostafa Lashkarbolooki * Pages 1-13
    Nowadays, with the progresses in technology to solve problems where there is no exact mathematical relationship between input and output, neural networks are efficiently proposed and used. In the shadow of its unique features, in this study, two multilayer perceptron neural networks including feedforward artificial neural network (FFANN) and cascade artificial neural network (CANN) were proposed to predict the surface tension of imidazolium-based ionic liquids. To verify the validity of the proposed models, 1251 experimental data points were collected from various previously published literature including the surface tension of 40 ionic liquids in a wide range of temperatures (from 263.61 to 533.2 K). The results showed that the proposed CANN consists of three inputs including molecular weights of anionic and cationic part of ionic liquid and temperature with a hidden layer containing 8 neurons with a hyperbolic tangent activation function and trained with Levenberg–Marquardt algorithm has the best correlative capability for surface tension of ionic liquids. In addition, error analysis of test data set with an average absolute relative deviation percent of 1.07 indicates the appropriate performance of the nonlinear CANN model in the linking between network inputs and surface tensions. Also, comparing the accuracy of the proposed model with existing models, including the corresponding states principle, Parachor, the group method of data handling (GMDH) and the model based on least-squared supported vector machine (LSSVM) indicate the superiority of the proposed model.
    Keywords: Surface tension, Ionic liquid, modeling, Artificial network, Molecular weight, Temperature
  • Zahra Baniamerian Pages 15-25
    Fossil fuels are going to either be gone or they are going to become too expensive to realistically use. This issue along with the air pollution caused by these kinds of fuels provides specific concentrations for renewable energies. Most of the common methods for electricity generation by use of solar energy are not economic. However, among the methods, solar plants equipped with parabolic collectors are more acceptable. A parabolic trough collector (PTC) is a system in which reflective parts (like mirror or aluminum plates) are installed in parabolic form upon steel bases. Parallel arrays of such collectors are commonly installed subsequently in vast open fields to form a power plant, called solar farm. These power plants are usually subjected to high wind speeds without much shelter or protection. The aerodynamic loads due to wind blow should be reduced as far as possible. Designing the collector arrangement as well as collectors structures is of most important sections of establishing such power plants due to the wind force effects. In the present study, methods of calculating wind force and the effective parameters on the drag force are discussed. Wind force calculation is accomplished using CFD. Aerodynamic factors are calculated in the 3D model and in consequence shear analysis is performed for the collector and its structure. Simulating the problem in three-dimension provides the condition for more precise modeling of flow in between collectors distance, pressure distribution in collectors and the exerted moment on collectors structures.
    Keywords: Twisted tape, Solar plant, Aerodynamic forces, Drag, Lift force, Structural design
  • Mohammad Taghilou, Jalal Ghasemi Jalal Ghasemi *, Mohammad Norouz Pages 28-39
    In this paper, numerical analysis of flow and heat transfer in a two-dimensional channel with porous medium and based on the lattice Boltzmann method is performed. The main reason for placing the porous medium inside the channel is to reduce the effective cross section of the channel and increase the localized mean velocity to increase the rate of heat transfer and control the maximum temperature of the hot plate. Also, due to passage of a part of the flow from inside of the porous medium, a sudden drop in pressure is prevented by reducing the cross-section. For this purpose, a porous medium with a random structure is considered in the upper part of the channel. The results include the effects of effective parameters such as Reynolds numbers, Prandtl number, aspect ratio and porosity of the porous medium on the maximum temperature, average Nusselt number and pressure drop. Results show that increase of the porosity increases the difference between the maximum temperature of simple channel and channel with porous medium. It is also observed that the use of a porous medium in the low Reynolds numbers creates a higher decrease in the hot plate temperature. In addition, increasing the Prandtl number initially increases the maximum temperature of the hot plate and its further increase will reduce the maximum temperature.
    Keywords: Forced convection, Porous medium, Permeability, Lattice Boltzmann method
  • Hossein Mohammadpoor Reyhan, Hamid Chakeri * Pages 41-53
    Due to the development of metro lines, always the maintenance of buildings of injuries in urban environments is important, therefore, investigation of the surface settlement of the tunnel is undeniable. Several researchers have yet studied the ground surface settlement. With increasing in number of metro lines, interaction between them will be important. So, in the follow-up to this researches, in this paper the interaction between the tunnels on the surface settlement using numerical modeling software FLAC3D is investigated. For this purpose intersection between metro lines in Tabriz (Line 1, 2 and 3 around of Daneshsara square), that the most important issue is the interaction between metro tunnels in Tabriz city, is considered. In this study, the EPB machine system used for excavation of tunnel. The modellings indicates that passing the line 3 metro tunnels of Tabriz under the line 1 makes a 139.4 % increase in surface settlement. Studies have also shown that passing the line 3 tunnels above the line 2 tunnel makes a 56 % increase in surface settlement.
    Keywords: Interaction Between Tunnels, Surface Settlement, Tabriz Metro Lines, FLAC3D
  • Maryam Izadikia, Miralam Mahdi * Pages 55-68
    Laminar mixed convection of a nanofluid consists of water and Al2O3 in a horizontal tube has been studied numerically. Continuity, momentum and energy equations are discreted with the volume control approach and the second-order accuracy and coupling pressure and velocity with the SIMPLE algorithm is done. To include free convection, variation of fluid density with temperature varies according to the Boussinesq equation. Two-phase mixture model has been used by using of effective properties for modeling of two-phase nanofluid flow. Meshing has been done with the organization, and next to the walls, boundary layer mesh has been created. Investigating the results obtained in laboratory conditions indicates the acceptable accuracy of numerical simulations. Simulation has been performed in two states of constant the Richardson number and heat flux, steady state and the variation of the heat transfer coefficient and the Nusselt number are presented in graphical form in various conditions. The results show that, in the case of constant heat flux, the choice of suitable formula for the effective thermal conductivity coefficient will have a significant effect on the accuracy of the obtained results.
    Keywords: Heat transfer, Mixed convection, Two-phase flow, Nanofluid, Horizontal tube
  • Fatemeh Ghaderi *, Farid Shahmiri Pages 69-80
    This paper investigates the effect of the area of the horizontal stabilizer of a single-main-rotor helicopter on its dynamic responses, stability properties, and flight handling quality during forward flights. Taking linear aero-dynamical relations into account, and assuming a linear induced velocity for the rotor and two degrees of freedom of flapping and feathering for each blade, we have derived the six degrees of freedom nonlinear dynamical model of the helicopter consisting of a main rotor, tail rotor, horizontal stabilizer, vertical stabilizer, fuselage, and the thrust system. The paper covers our findings on the stability derivatives, the effect of the area of the horizontal stabilizer on the forward-flight stability of the helicopter. The results indicate that the trim flight conditions do not considerably change when the horizontal stabilizer area increases. Moreover, increasing the area of the horizontal stabilizer threefold has been found to improve the longitudinal stability of the helicopter—the poles of the open-loop system are transferred to the stability region. However, such stability is accompanied by a favorable overshoot and the settling time required for flight at level 1(ADS-33E); (overshoot less than 30% and the settling time less than 5 seconds.)
    Keywords: Single main rotor helicopter, dynamical modeling, forward flight, stability, control helicopter
  • Mohammad Reza Hasanzadeh, Farshid Keynia * Pages 81-102

    The complexity of engineering problems and the existence of various constraints on these issues, encourage the researchers to use of innovative methods based on a heuristic algorithm to find the optimal solution for practical problems at a cost-effective time and non-consistency tolerance. A distinction has been made between various issues and, therefore, extensive research has been done to improve heuristic algorithms in order to enhance their ability to solve engineering and practical problems. In this paper, due to the ability to global search some of the metaheuristic search patterns (such as the EMA algorithm) and the ability to local search for some meta-heuristic search patterns (such as the FPA algorithm), a novel combination method is proposed to use the ability of both types of algorithms. Then, using the proposed method, a hybrid search pattern with new abilities is presented, whose abilities are proven on standard benchmark testing functions as well as solving engineering problems.

    Keywords: Heuristic Search, Combined Search Pattern, Exchange market algorithm, Flower Pollination Algorithm
  • Razieh Rastgoo, Kourosh Kiani * Pages 103-111
    Deep learning is one of the most important scopes of the Machine Learning that includes some important architectures. Deep Convolutional Neural Network is one of the attractive architectures that uses in digital image processing. In this paper, we use the Alexnet model for face recognition from input images. We fine-tune the Alexnet model by converting one or two fully connected layers to convolutional layers as well as using the suitable filters. To improve the robustness of the model in coping with the situations that some parts of the input images damaged, we use five crops of the input images including five pixel areas. Furthermore, to visualize the output of each layer, we use the Deconvolution technique in our method. The output of some convolutional and activation layers has been shown. Using this technique, we obtain the Heat-map of the image. To show the results, we use the LFW and Caltech faces datasets. After pre-processing the images of datasets, we compare the results of the Alexnet model in two states: before fine-tuning and after fine-tuning. The results show the recognition accuracy improvement of the fine-tuned models on input images.
    Keywords: Deep learning, Deep Convolutional Neural Network, Fine-tuning, Face recognition, Transfer learning, Deconvolution
  • Saeed Haji-Nasiri *, Mohammad Kazem Moravvej Farshi, Rahim Faez Pages 113-126
    Using multi transmission line (MTL) model, a compact circuit model for mixed multiwall carbon nanotube (MMWCNT) interconnects is proposed. Using the proposed circuit model, an algorithmic model is proposed for calculating the transfer matrix of these interconnects. In the proposed circuit model and also algorithmic model, capacitive, inductive and tunneling effects between the carbon layers is considered. Moreover the concept of distributed circuit block parameters is proposed for this type of interconnects. This model is compact because it can be used in wide range and technology of interconnects. Also using this model, any change in the physical parameters of the nanotubes can be considered in the circuit model and algorithmic model. Using the circuit model and algorithmic model one can calculate various stability and time domain responses for MMWCNT interconnects in VLSI circuits. In this paper after proposing the circuit model and algorithmic model, we have calculated step time response and Nyquist response of MMWCNT interconnects. The results show that by increasing the length and diameter of the tubes, the delay of the interconnects is increased and its stability is increased too.
    Keywords: mixed multiwall carbon nanotubes, circuit model, transfer matrix model, time response, nyquist response
  • Esmaeel Ranjbar, Mohammad Danaei *, Mojtaba Ahmadieh Khanesar Pages 127-142
    In this paper, a CMOS operational amplifier (op-amp) for applications requiring a bandwidth several hundreds of MHz will be designed and optimized. The op-amp is two-stage and compensated by current buffer and a Miller capacitor. In order to reduce the occupied silicon area, the compensation capacitor has been replaced with a capacitance transistor (MOSCAP). The most important issue in designing compensation networks for amplifiers and particularly operational amplifiers is the calculation and selection of the optimal size for the circuit elements. After selecting op-amps designated by the user, the size of the circuit elements including transistors of the op-amps, along with the size of MOSCAPs, is determined by optimization algorithm, and the bandwidth, DC gain, power consumption and chip area will be optimized with this algorithm. Using the proposed technique, analytical relationship from the optimized solutions can be obtained. The obtained relationship indicates what is the best trade-off between phase margin, power and unity gain bandwidth which helps to achieve the desirable properties .A two-stage amplifier based on CBMC techniques has been designed by a commercial 0.18-µm CMOS process. When driving a 1-pF capacitive load, the CBMC amplifier acheives over 70-dB dc gain, 680-MHz gain-bandwidth product (GBW), 65o phase margin, and 350-V/µs average slew rate, while it consumes only 900-µW at a 1.8-V supply. Nearly 34% improvement in bandwidth is obtained while the compensation capacitor size can be reduced to 1/3 of its original size.
    Keywords: Optimization, operational amplifier, compensation, MOSCAP
  • Ali Hesami Naghshbandy *, Saber Armaghani, S. Mohammad Shahrtash Pages 143-157
    In Recent years, it has been mentioned that the Transmission Expansion Planning is an effective way to mitigate the cascading failure impacts in transmission network. Also, solving transmission expansion planning with cascading failure issues via analytical and assessment approach instead of optimization approach causes that the impacts of cascading failure are more effectively mitigated. The Analytical and assessment approach offers a set of critical lines as a suitable candidate placement of new lines. However, installing new lines for all of elements of the set of critical line is an impractical and uneconomical way. In order to overcome this drawback, a new method is proposed in this paper. The proposed method is based on introducing a vulnerable area in transmission network instead of providing a set of critical lines. The vulnerable area is provided via finding the most vulnerable line and considering a bus farther way (adjacent bus) strategy. All of possible transmission expansion plan at this area are considered to find the best transmission expansion plan. Moreover, a transmission network solidification index based on transmission network vulnerability index is proposed in this paper to rank the possible transmission expansion plans at the vulnerable area. The efficiency and feasibility of the proposed method is investigated at IEEE 39-Bus test system. The numerical results show that using the proposed approach is able to mitigate cascading failure impacts in transmission network.
    Keywords: Cascading Failure Analysis, Vulnerable Area Identification, Transmission Network Strengthen Index, Transmission Network Expansion Planning
  • Noureyeh Zahiroddin, Alireza Jalilian, S. Mohammad Shahrtash * Pages 159-170
    In recent years, using power electronic equipment in residential and office buildings, commercial complexes, manufacturing unit's loads such as heating, lighting, domestic appliances have significantly increased. Since, most of them are single-phase with variable load pattern, LV power systems are imbalanced and harmonic polluted. The presence of harmonics in imbalance power systems can generate vital problems such as excessive neutral current losses and costs. Therefore, a detailed study into these systems is essential. In this paper, instantaneous neutral power is used as an indication of identifying imbalances in low voltage systems. By applying Matrix Pencil Method to instantaneous neutral power, and based on the rules introduced, the harmonics that have contributions in unbalancing of the system are found. According to this result and according to another set of proposed rules, the loads that affect power losses are identified in order to be switched between phases and, further, to optimize the loss in neutral conductor.
    Keywords: Imbalance LV Systems, Harmonic Polluted Systems, Instantaneous Power, Matrix Pencil Method, Harmonic Loads
  • Mehdi Bekrani * Pages 171-186
    One of the most important challenges for the adaptive filtering is the slow convergence rate of adaptive algorithm against highly correlated input signals. The affine projection adaptive algorithm (APA) is an extension of the well-known normalized least mean square (NLMS) algorithm which achieves a higher convergence rate in both full-band and sub-band structures. In this paper, to further improve the convergence rate of the algorithm against high-correlation input signals in the application of sparse linear system modeling, a sub-band APA is proposed in which the number of projection vectors is determined as a function of the estimated sub-band mean square error (MSE). In addition, variable sub-band step-sizes are proposed as a function of filter weights and the estimated MSE such that at the initial convergence stage, bigger weights make an increased contribution to the adaptation process while during convergence, the contributions approach the same amount. The proposed idea improves the convergence rate and lowers the steady-state MSE. Simulation results for the sparse linear system modeling and for the application of acoustic echo cancellation, verify the superiority of the proposed algorithm in the convergence performance and estimation accuracy of the acoustic path coefficients over its counterparts.
    Keywords: Adaptive filter, Convergence rate, Affine projection algorithm, Sub-band structure, Sparse system, Acoustic echo
  • Mohsen Bambaeechee *, Morteza Hoseinalizadeh Toni Pages 187-202

    The present research deals with the free vibration analysis of functionally graded (FG) frames with semi-rigid connection and elastic supports. Flexibility of elastic supports and semi-rigid connection are modeled with linear rotational springs. Moreover, inhomogeneous members (FGM) are modeled as a power function. Accordingly, based on the Euler–Bernoulli beam theory an exact formulation for free vibration analysis of FGM frames with various boundary conditions is obtained in terms of the Bessel functions. In other words, explicit relations are available to find the natural frequency and vibrational modes of semi-rigid frames with inhomogeneous members and elastic rotational restraints. In this way, dynamic properties such as the natural frequency and vibrational modes of these structures with various boundary conditions can be found. Comparing the outcomes with other research demonstrating the accuracy and efficiency of the proposed formulation. Finally, the effects of various parameters such as flexibility of connection and elastic supports, and the functionally graded material on the free vibration response of the structures are investigated.

    Keywords: Free vibration, semi-rigid frame, functionally graded material (FGM), elastic rotational restraints, natural frequency
  • Mostafa Maleki Moghaddam *, Saeid Rahmani, Reshad Hesami, Samad Banisi Pages 203-214
    Since software packages, which predict the charge motion of single ball in the mineral processing tumbling mills, use the Powell (1991) relationships, the accuracy of these relationships was investigated in this research. The test results indicated that the difference between the impact points for two balls with different materials was lower than 2o. A change in friction coefficient had no significant effect on the ball impact point, whereas in the Powell relationships changing the friction coefficient to 0.4 increased the impact point difference 15o. The friction coefficient in the Powell relationships considers to be more than zero at the point of equilibrium. The impact point difference between the results from the Powell relationships and the relationships that considers static friction coefficient (µs) equal to zero at the point of equilibrium were compared. The results indicated that the difference is negligible when µs is near to zero and is high when µs is more than 0.1.
    Keywords: Mineral processing, Mill, Liner, Static coefficient of friction, Impact point
  • Elahe Heydarnezhad, Salmasnia Salmasnia *, Reza Baradaran Kazemzadeh Pages 215-232
    One of the major issues in construction project management is selection of the best alternative for execution of each activity, so that the project progresses with the lowest possible total cost and total time. In the real world, different sources of uncertainty usually adversely affect on activity duration and activity cost. Therefore, it is important to present methods for robust construction project scheduling that are less sensitive to disruptions caused by noise factors. In addition, existing approaches in literature seldom focus on environmentally conscious construction planning. However, obtaining of this aim requires to consider multiple objectives and their relationships, simultaneously. In this study, a roust optimization based method for solving discrete time-cost-enviroment trade-off problem is presented, in which time and cost of activities as uncertain factors are considered. To investigate the performance of the suggested approach, a computational analysis on construction project of protective wall of the east coast of port in the economic zone of Amirabad is performed. the obtained results indicate that the robust model has beter performance in comparison with the corresponding deterministic model.
    Keywords: Project Management, time-cost-enviroment trade-off, robust optimization, multi-objective optimization
  • Abed Hesam, Saeed Emami *, Ramezan Nemati Keshteli Pages 233-247
    Scheduling of jobs and maintenance activities is a vital problem in a production system. In the current business environment, the competitiveness of manufacturing companies is based on their ability to response the rapid changes in demand with high quality and low costs. Therefore. in this paper, the Scheduling of jobs and maintenance activities in an unrelated parallel machines environment is studied. By considering the controllable processing times, a multi-objective mathematical programming model is presented to minimize the sum of the compression and expansion of processing times and maintenance costs, makespan, tardiness, and earliness. The multi-choice goal programming (MCGP) is applied. The problem is NP-hard, therefore, the NSGA-II algorithm is developed to solve the medium and large size instances. The obtained results from solving the proposed model with NSGA-II and comparing with the results from MCGP demonstrates that the proposed algorithm is presented a non-dominated solution set in a short time.
    Keywords: scheduling, unrelated parallel machines, controllable processing time, MCGP, NSGA-II
  • Faramarz Nory, Javid Ghahremani Nahr * Pages 249-266

    In this paper, a five-level pharmaceutical supply chain network is modeled under uncertainty. Levels of this pharmaceutical supply chain network include raw material supplier, production center, distribution center, Health centers and customers. Also, the objectives of this paper include minimizing the costs of the total supply chain network, minimizing the maximum unmet demand, and maximizing reliability in timely delivery of drugs, by considering the perishable time and the discount on the purchase of raw materials. Decision-making variables are divided into two strategic and tactical categories and, include determining the optimal number and location of potential facilities and determining the optimal amount of drug flow between the selected facilities, respectively. A robust-possibilistic optimization method has been used to control the uncertain parameters, and the hybrid LP-metric method and Monte Carlo simulation approaches have been used to solve the multi-objective model. Finally, by providing a numerical example, the outputs obtained from the solution of the model have been discussed.

    Keywords: Robust-possibilistic optimization method, pharmaceutical supply chain network, Monte-Calro simulation
  • Farzaneh Mirakhorloo, Ebrahim Najafi Kani * Pages 267-278
    Lack of environmental and economical resources leads to a quest for new alternatives in civil construction. In the recent decades, gypsum was used for plastering material on walls and ceilings. Many researches have been dedicated to natural fibers in order to be used as a reinforcement in cement and gypsum and some of them have been managed to decrease the density while enhancing the mechanical properties of the cement and gypsum composites. In this research, a lingo cellulose fibers which is rice straw in ten composition percentages are used in gypsum accordingly. In addition, Methyl cellulose, lime, starch, alkali lime saturated solution and one molar potassium hydroxide as a corrector of straw are used. From each composite three samples were made, based on the related standards, for assessment of axial and bending strengths However, Rice straw illustrated weak performances in axial and bending strengths it reduces density by 12 percent. While having the latter improvements, processed rice straw increased bending strength by 12 percent. Studying Scanning Electron Microscope (SEM) outputs confirmed the obtained results. Furthermore, utilizing ANFIS in Matlab software a model for predicting properties of new composites and reaching best composites is obtained.
    Keywords: Gypsum, Mechanical properties, Natural Fibers, Gypsum composite, Anfis model, Microstructure
  • Sajjad Eslami, Mahdi Mohseni * Pages 279-293

    One of the main techniques in the enhancement of heat transfer during recent decades is utilization of nanofluids. In this study, the forced convective turbulent flow of CuO-H2O and SiO2-H2O nanofluids have been numerically investigated. The results obtained for two different conditions in a horizontal tube under constant wall heat flux. In order to investigate the performance of turbulence models, various two-equation turbulence models as well as one Reynolds stress model, exist in ANSYS-FLUENT package, are used to modeling the turbulent flow. The single phase approach also, is used to estimte the thermo physical properties of the nanofluids. The Nusselt number or equivalently the heat transfer coefficient, and the friction factor are calculated in fully developed region of the flow. The experimental data are also used for the sake of comparison and to find which turbulence models has the best performance. To accomplish this, more than 500 runs have been carried out for various Reynolds number as well as different volume fractions up to 4 percent for two dimensionless number of Nusselt and friction factor.

    Keywords: Nanofluid, turbulent flow, turbulence model, convective heat transfer, Numerical Solution
  • Saeed Haji-Nasiri * Pages 295-303
    AAbstract: Transfer function of the InGaAs/GaAs SAQD laser is calculated using its rate equations. Using the calculated transfer function, time and frequency analysis can be implemented completely. In the time domain, the calculated transfer function can show the transient and steady state response of the laser. Also this transfer function can be used in circuit simulator such as SPICE in order for analyzing the electro-optical VLSI circuits. After the calculation of the transfer function, time domain together with Nyquist responses has been calculated. The effect of carrier dynamics on the output response of the laser is analyzed in this case. Nyquist diagram is selected in this analysis because one can predict the closed loop system using the open loop system. Unlike the systems such as interconnects and transistors that are analyzed before, the results reveal that in SAQDLs, the ratio of the transient peak overshoot in the output power to stable output power is very large. Accordingly in integrated circuits that use SAQDLs, amplification of each overshoots in output power of the laser can deteriorate the input of the next circuit module on the chip or shock to it. This increases the importance of the stability analysis in SAQDLs for more reliability.
    Keywords: SAQD laser, transfer function, stability
  • Seyed Amir Farhad Ghazi Mirsaeid, Mohsen Maadani *, Mehdi Zare Pages 305-316

    Structural health monitoring systems, by evaluating several parameters of structural health, attempt to detect the faults in early stages, and prevent their expansion. One of the most important components of a building is its beams in which any crack or damage can result in irreparable financial and psychological damage. Using motion sensors and analyzing their data is one of the methods for monitoring the structural health and detecting its cracks and damages. Meanwhile, wavelet transformation is one of the most commonly used diagnostic tools. In current research, a method based on combination of a discrete wavelet transform and a digital filter is proposed to detect the reinforced concrete beam defects. Various fault modes have been simulated using Abaqus software and Mode shapes have been analyzed using Matlab software under discrete wavelet transform and digital filter. The results indicate a very accurate performance of the proposed method in the detection of millimeter cracks, which shows about 10-times improvement in the resolution, compared with the previous works.

    Keywords: Structural Health Monitoring, Wavelet Transform, Digital Filter, Crack Detection
  • Ehsan Zamani Ehsan Zamani *, Fatemeh Abbaspour, Sajjad Seifoori Pages 317-328

    Increasing the electrical resistance and reducing the conductivity of nanotubes due to the impact forces have attracted a lot of their use as power sensors. In this paper, the impact of a nanoparticle on simply supported and clamped double-walled nanotubes has been investigated by using elasticity nonlocal theory. The spring constant for each nanobeam, which is influenced by the geometry of the structure and its shear and bending deformations, has been obtained using mass-spring system. The results of this analytical method have been compared with the results in the background research. According to the results, by increasing the speed, the dynamic deformation in the middle of the double-walled nanobeam increases. The dynamic deformation in the double-walled nanotube is smaller than single-walled nanotube and the maximum dynamic deformation of the double-walled nanotubes is increased by increasing the mass of nanoparticle. Also by considering the van der Waals force between the layers of double-walled nanotube, maximum dynamic deformation in the middle of nanobeam reduces.

    Keywords: Double-Walled Carbon Nanotube, nanoparticle, Spring-Mass System, Impact
  • Saeed Rahimi, Soheil Rezazadeh Mofradnia, Fatemeh Yazdian *, Behnam Rasekh, Seyedabas Shojasadati Pages 329-336

    At present, spectrometric chromatography are used to methane in the fermentation process, but the use of off-line mass spectrometry requires the sampling and maintenance of the solution. Silicon membrane-based gas sensors are designed and used to detect methane based on this principle. The simulation of this sensor was carried out using COMSOL Multhiphysics (CM) 5.2 A software in 3D. Input gas helium was applied at three values of 40, 50 and 60 ml/min. Also, silicon tubes with lengths of 5, 10 and 15 cm and in three diameters of 0.05, 0.05, and 0.25 cm were investigated. The shortest response time from the sensor simulation is 10% compared to the results of the experimental at 1.6 minutes. The shear stresses, the effect of inlet gas velocity, flow pressure and fluid concentration in this study were compared. All result showed that the silicon membrane-based have been best absorbent for gas specially Methane.

    Keywords: Comsol, Simulation, Methane solution, Fermention