فهرست مطالب

  • سال چهل و نهم شماره 4 (زمستان 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/10/01
  • تعداد عناوین: 24
|
  • زهره ابراهیمی*، محمود بهرامی صفحات 1-7

    در این مقاله، یک مدل شبکه عصبی مصنوعی به منظور بررسی شروع رشد ترک در مواد کامپوزیت در حالت بارگذاری عمودی ارائه شده است. ابتدا، یک مدل المان محدود، با استفاده از نرم افزار ABAQUS، برای شبیه سازی تورق در مواد کامپوزیت تحت بارگذاری مود 1، ایجاد شده است. برای راستی آزمایی مدل اجزاء محدود، منحنی نیرو- جابه جایی شبیه سازی عددی با نمودار تجربی مربوطه مقایسه می شود. شبیه سازی های مختلفی با مقادیر متفاوت طول اولیه ترک و ضخامت نمونه، اجرا می شوند. نیروی لازم برای شروع رشد ترک در هر شبیه سازی، از نمودار نیرو- جابه جایی مربوطه، محاسبه می شود. این داده ها برای توسعه مدل شبکه عصبی مصنوعی، که قادر به پیش بینی نیروی لازم برای شروع رشد ترک در بارگذاری مود 1 برای هر مقدار دلخواه طول اولیه ترک و ضخامت نمونه است، به کار می رود. شبکه توسعه یافته، دو سلول عصبی ورودی دارد و نیروی لازم برای شروع آسیب در لایه خروجی محاسبه می شود. کارایی مناسب شبکه عصبی مصنوعی، با مقایسه نتایج آن با شبیه سازی های اجزاء محدود نشان داده شده است. تطابق خوب خروجی ها و اهداف در نمودارهای رگرسیون، نشان می دهد که پاسخ شبکه عصبی رضایت بخش است.

    کلیدواژگان: مدل شبکه عصبی، تورق، مواد کامپوزیت، مدل اجزاء محدود
  • محسن ایزدی*، سعید نادری صفحات 9-17

    مبادله کن گرمایی که از چرخه میسوتسنکو بهره می برند علیرغم اینکه از سرمایش تبخیری استفاده می کنند، بازدهی بالایی نیز دارند. لذا در این پژوهش به کمک دینامیک سیالات محاسباتی مبادله کن  چرخه میسوتسنکو، شبیه سازی و مورد بررسی قرار گرفته است. در این مقاله تاثیر کلیه پارامترهای عملیاتی از قبیل دما، رطوبت هوای ورودی، سرعت هوا در کانال های تر و خشک و همچنین پارامترهای هندسی مثل طول مبادله کن و ارتفاع کانال ها بر عملکرد مبادله کن مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی نشان داد که این مبادله کن بازدهی مطلوبی در شرایط آب و هوایی مختلف دارد به طوری که بازده حباب تر برای این مبادله کن از 103 تا 115 تغییر می کند اما افزایش رطوبت هوا باعث کاهش بازده و کارایی این مبادله کن می گردد. همچنین نتایج شبیه سازی نشان داد که افزایش سرعت در کانال های خشک باعث کاهش بازده و افزایش سرعت در کانال تر باعث افزایش بازده می شود. نهایتا نسبت بهینه ی دبی جرمی کانال تر به خشک برابر با 3/1 به دست آمده است.

    کلیدواژگان: مبادله کن گرمایی، چرخه میسوتسنکو، دینامیک سیالات محاسباتی
  • محمد صادق باقری، فرامرز آشنای *، اسماعیل قاسمی صفحات 19-25

    در این تحقیق، مواد مرکب بر پایه رزین اپوکسی/ نانو ذرات سیلیکا/ الیاف کوتاه شیشه به روش قالب گیری دستی تهیه شده اند. رزین استفاده شده شامل اپوکسی و یک نوع پلی آمین به عنوان سخت کننده بودند. نانوذرات سیلیکا و الیاف شیشه (با طول متوسط 6 میلی متر) به ترتیب در سه مقدار 0،  0/75 و 1/5 درصد وزنی برای نانوذرات و 5، 10 و 15 درصد وزنی برای الیاف شیشه به ماتریس پلیمری اپوکسی افزوده شدند. پس از تهیه نمونه ها، آزمون مکانیکی کشش برای بررسی خواص مکانیکی کامپوزیت انجام شده و نتایج حاصل از این آزمون تحلیل و مقایسه شدند. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که به طور کلی با اضافه کردن 0/75 درصد وزنی نانوذرات سیلیکا استحکام کششی، مدول الاستیک و ازدیاد طول تا پارگی افزایش و در حضور  1/5 درصد وزنی نانوذرات سیلیکا خواص مکانیکی مذکور دچار کاهش شدند. این درحالی است که با اضافه کردن الیاف شیشه به تنهایی، مدول الاستیک به صورت پیوسته افزایش یافته اما استحکام کششی کاهش می یابد. نتایج حاصل همچنین نشان داد که حضور همزمان الیاف شیشه و نانو سیلیکا باعث افزایش مدول الاستیک و کاهش استحکام کششی و ازدیاد طول می شوند.

    کلیدواژگان: خواص کششی، اپوکسی، مواد مرکب، الیاف شیشه، نانوسیلیکا
  • وحید برزنونی*، امیر بک خوشنویس صفحات 27-36

    در این تحقیق به بررسی تجربی دینامیک جریان و اثرات جریان شتابدار روی  پارامتر های مختلف دنباله نظیر چولگی، ضریب صافی، طول مقیاس کولموگروف و .. در دنباله یک مدل خودرو پرداخته شد و اثرات شتاب جریان در آهنگ و روند تغییرات پارامتر های مختلف دنباله مورد مطالعه قرار گرفت. به منظور شبیه سازی جریان سیال از تونل باد مدار باز و دمشی استفاده شده است. افزایش سرعت به طور پیوسته و توسط یک دستگاه اینورتر که سبب تغییر در سرعت دورانی الکترو موتور تونل باد میشود، صورت گرفته است. نتایج نشان داد: در کلیه موقعیت های دنباله شتاب جریان و افزایش سرعت سبب ایجاد گردابه هایی با اندازه کوچکتر می گردند. گذشت زمان و افزایش سرعت تاثیری در روند تغییرات پارامتر چولگی و ضریب صافی در دنباله نزدیک ندارد. با افزایش سرعت مقادیر طول مقیاس کولموگروف عموما" کاهش می یابد همچنین مقادیر پارامتر مذکور در دنباله دور عمدتا" بیشتر از دنباله نزدیک است. همچنین در قسمت هایی از دنباله که اثرات لایه های برشی وجود دارد اضمحلال انرژی بیشتر است و این مساله سبب تشکیل گردابه هایی با اندازه کوچکتر می گردد.

    کلیدواژگان: جریان شتابدار، طول مقیاس کولموگروف، بررسی تجربی، چولگی
  • محمد بهادری، سعادت زیرک* صفحات 37-45

    در این تحقیق مدلی دو بعدی و تقارن محوری برای اندازه گیری اثر تغییر طول آزاد رشته ها (فاصله بین نوک رشته ها و حلقه مقابل)، ارتفاع رشته ها (فاصله بین حلقه پشتی و نوک رشته های براش سیل در تماس با روتور)، ضخامت رشته ها و لقی شعاعی رشته ها (فاصله بین نوک رشته های براش سیل و روتور) بر دبی نشتی براش سیل ها با استفاده از تحلیل عددی معادلات ناویر-استوکس به روش میانگیری رینولدز و روش محیط متخلخل غیردارسی به کار گرفته می شود. نتایج نشان می دهند با افزایش ضخامت رشته ها و کاهش ارتفاع رشته ها، مقدار دبی نشتی کاهش پیدا می کند در حالی که دبی نشتی با افزایش طول آزاد رشته های براش سیل تقریبا بدون تغییر می ماند. با افزایش لقی شعاعی بر مقدار دبی نشتی افزوده می شود. این تحقیق نشان می دهد، جهت ایجاد کمترین مقدار نشتی، می بایست ارتفاع رشته های براش سیل و لقی شعاعی رشته ها حداقل بوده و ضخامت رشته سیم ها افزایش یابند. اثر سرعت چرخشی روتور بر میزان دبی نشتی نیز در تحقیق حاضر بررسی می شود. با توجه به نتایج، افزایش سرعت روتور باعث اندکی کاهش در دبی نشتی می شود.

    کلیدواژگان: براش سیل، محیط متخلخل، نشتی، حل عددی
  • مسلم بهرامی، فرهاد حاجی ابوطالبی*، ابوالفضل درویزه، رضا انصاری صفحات 47-54

    آسیب فرآیند فیزیکی پیشرونده ای است که در نهایت منجر به شکست ماده می گردد. در خلال فرآیند آسیب، ماده تغییراتی از قبیل جوانه زنی، رشد و به هم پیوستن حفره های میکروسکوپی و ترک های ریز را تجربه می کند. اگر ماده فلزی تحت کرنش پلاستیک قرار گیرد عیوبی مانند حفره ها و میکروترک ها ایجاد می گردد. با افزایش کرنش پلاستیک، این عیوب توسعه پیدا کرده و در نتیجه ترک در ماده به وجود می آید که سبب شکست در آن می شود. بنابراین اندازه گیری آسیب دارای اهمیت زیادی بوده و تاکنون روش های مختلفی برای تخمین آسیب در مواد ارائه گردیده است. در این مقاله ابتدا روش های مختلف تعیین آسیب نرم بیان گردیده و سپس با استفاده از روش های اندازه گیری مدول الاستیک و نیز اندازه گیری سرعت انتشار امواج آلتراسونیک به تخمین میزان آسیب نرم در فولاد ضد زنگ 316L پرداخته می شود. در آخر مقدار پارامتر آسیب نرم بحرانی ماده با هر یک از این روش ها محاسبه گردیده و مقایسه می شود.

    کلیدواژگان: آسیب نرم، آزمایش مدول الاستیک، آزمایش آلتراسونیک، پارامتر آسیب نرم بحرانی
  • امیررضا معموری*، امین جودت صفحات 55-61

    در این مطالعه با استفاده از اندازه گیری های آزمایشگاهی نرخ تبخیر از سطح ساده آب برای تاثیر عوامل گوناگون نظیر: اختلاف فشار بخار، سرعت جریان هوا، پارامترهای بدون بعد، در بازه گسترده ای از رژیم های همرفت اجباری، ترکیب طبیعی و اجباری و همرفت طبیعی، در دامنه   بررسی شده است. این دامنه از    با استفاده از سرعت های میانگین 0/1، 0/3، 0/9، 2، 4، 5 و 6 متر بر ثانیه و دمای آب از  20 تا  55 تولید شده است. تحقیقات نشان می دهد نرخ تبخیر به شدت به رژیم جریان وابسته است. در رژیم همرفت اجباری   و رژیم همرفت ترکیبی  با افزایش اختلاف فشار بخار و سرعت جریان هوا، نرخ تبخیر افزایش یافته اما آهنگ افزایش آن در رژیم همرفت اجباری کاهش یافته طوریکه در این رژیم نرخ تبخیر به صورت تابع توانی با اختلاف فشار بخار تغییر می نماید. در رژیم همرفت ترکیبی با افزایش سرعت جریان هوا، توان اختلاف فشار بخار کاهش می یابد. نتایج نشان می دهد در رژیم همرفت طبیعی   هر دو پارامتر اختلاف فشار بخار و اختلاف چگالی بخار، بر نرخ تبخیر اثر می گذارد و علاوه بر اختلاف فشار بخار، اختلاف چگالی نیز بر نرخ تبخیر موثر است.

    کلیدواژگان: نرخ تبخیر، رژیم جریان، جابجایی اجباری، جابجایی ترکیبی، جابجایی آزاد
  • رضا رستگار، امیرفرهنگ ستوده*، مجید عمیدپور صفحات 65-75

    علاوه بر ارتباط گرمائی با محیط، خواص متغیر جریان‎ها و هدایت گرمائی طولی در دیواره‎ها، کارایی مبادله‎کن‎های گرمائی سه‎جریانی به شدت متاثر از پارامترهای هندسی و طراحی می‎باشد. پارامترهای هندسی، طول و قطر لوله‎های مبادله‎کن و پارامترهای طراحی از قبیل، دمای محیط و دبی هر یک از جریان‎ها می‎باشد. در این مقاله تاثیر پارامترهای هندسی و طراحی بر توزیع دما و کارایی مبادله‎کن‎های سه‎جریانی با سه ارتباط گرمائی، مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات حاکم بر جریان‎ها با در نظر گرفتن ارتباط گرمائی با محیط و خواص متغیر جریان‎ها، استخراج و بر مبنای قانون اول ترمودینامیک و به روش تحلیلی، حل می‎شوند. سرمایش جریان گرم و گرمایش جریان سرد، دو هدف از بکارگیری مبادله‎کن به منظور بررسی کارایی، می‎باشند. تاثیر نفوذ حرارت از محیط، افزایش دمای جریان سرد است، که منجر به افزایش جزئی در پروفیل دمایی گرم می‎شود، که به افزایش کارایی سرد و کاهش کارایی گرم میانجامد. افزایش دمای محیط، موجب تقویت تاثیرات ناشی از نفوذ حرارت از محیط می‎شود. افزایش قطر لوله بیرونی مبدل که در آن جریان سرد در جریان است و در تماس حرارتی با محیط قرار دارد موجب فاصله دمایی جریان گرم و سرد در هر مقطع عمود بر جریان می‎شود و به کاهش هر دو کارایی گرم و سرد می‎انجامد. افزایش دبی جرمی سیال سرد به افزایش کارایی گرم و کاهش کارایی سرد منجر می‎شود. در اثر افزایش دبی جرمی جریان گرم، هر دو کارایی گرم و سرد مبدل افزایش می‎یابد.

    کلیدواژگان: مبادله‎کن سه‎جریانی، توزیع دما، کارایی گرمائی، تبادل گرما، خواص متغیر سیال
  • مسعود سبزی*، رقیه کلانتری پور، احمد منشی صفحات 77-85

    در این پژوهش، به بررسی تاثیر هندسه ی طرح اتصال بر تحولات متالورژیکی و مود شکست در اتصالات جوشکاری فولاد هادفیلد پرداخته شده است. برای این منظور، ابتدا 4 عدد ورق آستنیته شده به ضخامت mm2 از فولاد هادفیلد تهیه شد. سپس طرح اتصال با دو پخ V و X شکل تهیه گردید و برای جوشکاری آنها از فرآیند SMAW استفاده شد. برای بررسی خواص مکانیکی اتصالات از آزمایش های کشش تک محوره، ضربه شارپی و ریزسختی استفاده گردید. همچنین برای بررسی ریزساختار فلز جوش در اتصالات جوش شده از میکروسکوپ نوری و برای تعیین مود شکست از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. بررسی ها نشان داد که با به کارگیری طرح اتصال حاوی پخ V شکل نسبت به طرح اتصال حاوی پخ X شکل در اتصالات جوش فولاد هادفیلد، ریزساختار دانه ریزتر شده و رسوبات کاربیدی زیاد شده است. بنابراین افزایش ریزسختی، استحکام تسلیم و استحکام کششی ملاحظه گردید. ولی انرژی ضربه و کرنش شکست کاهش یافته است. همچنین تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی دلالت بر وقوع شکست نرم در هر دو اتصال تهیه شده با پخ X شکل و V شکل داشت. اما براساس آنچه که به وضوح در تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی قابل مشاهده بود، به کارگیری طرح اتصال حاوی پخ X شکل نسبت به طرح اتصال حاوی پخ V شکل منجر به وقوع شکستی نرم تر در اتصالات جوش فولاد هادفیلد شده است.

    کلیدواژگان: فولاد هادفیلد، مود شکست، اتصالات جوشکاری، فلز جوش، ریزساختار
  • روح الله سرفراز، محمدعلی احترام*، کشواد پورحسن صفحات 87-93

    در این مقاله فرآیند تعمیر یک میل لنگ سنگین مربوط به موتور لوکوموتیو، به روش جوشکاری و تاثیر آن بر شکست زود هنگام میل لنگ بررسی شده است. خرابی در محل اتصال محور لنگ تعمیر شده با لنگ اتفاق افتاده است. بررسی سطح شکست بر اساس مشخصات ماکروسکوپی نشان می دهد مکانیزم حاکم در خرابی میل لنگ شکست خستگی است. جهت تشخیص تغییرات ریزساختاری، متالورژیکی و خواص مکانیکی ناشی از فرآیند تعمیر، از مقاطع سالم و تعمیر شده میل لنگ نمونه برداری و بر روی آنها آزمون های کوانتومتری، متالوگرافی، مکانیکی و سختی سنجی انجام شده است. مقایسه نتایج بدست آمده از دو مقطع بررسی شده، تاثیر قابل توجه فرآیند تعمیر در تغییر ریز ساختارها و افزایش سختی در سطح مقطع تعمیر شده را نشان می دهد. نتایج بدست آمده نشان می دهد تغییرات صورت گرفته در ریز ساختار و افزایش قابل توجه سختی بر روی لایه سطحی به همراه تمرکز تنش بالا در محل شکست موجب خرابی زود هنگام میل لنگ پس از تعمیر شده است.

    کلیدواژگان: میل لنگ، جوشکاری، تحلیل خرابی، ریزساختار، سختی
  • اسماعیل شاکری نژاد، محسن نظری*، محمدحسن کیهانی صفحات 95-103

    در این مطالعه، از روش شبکه بولتزمن جهت بررسی انتقال آب مایع در لایه انتشار گاز (GDL) و کانال گاز (GC) قسمت کاتد پیل سوختی غشای مبادله پروتون استفاده شده است. هدف از این مطالعه، بررسی رفتار خوشه های آب مایع به صورت میکروسکوپی از مرز مشترک کاتالیست-لایه انتشار گاز تا کانال گاز است. همچنین رفتار دینامیکی آب مایع در مدت زمان حذف از لایه انتشار گاز الکترود کاتد پیل سوختی غشای مبادله پروتون شبیه سازی شده و اثرات ترکیب زاویه خیسی سطح بر روی توزیع رفتار دینامیکی و اشباع آب مایع در دو حالت پایا و غیرپایا بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که پیل سوختی زمانی بهترین عملکرد را دارد که فیبرهای آب دوست نزدیک مرز مشترک لایه انتشار گاز- کانال گاز قرار گیرند.

    کلیدواژگان: لایه انتشار گاز، کانال گاز، پیل سوختی غشای مبادله پروتون، فیبرهای آب دوست و آب گریز
  • علی شایق*، سعید خردمند، حسین صادقی نسب صفحات 105-114
    در کار حاضر، یک برنامه کامپیوتری توسعه داده شده است که می تواند برای تحلیل عملکرد گرمایی رادیاتورهای با پره کروگیت کرکره ای و لوله تخت استفاده شود. این برنامه، نه تنها اثر تمام متغیرهای هندسی رادیاتور را روی عملکرد گرمایی نشان می دهد، بلکه قابلیت ضبط کردن عملکرد گرمایی در شرایطی که جریان عبوری از رادیاتور نایکنواخت است را نیز داراست. پیش بینی آهنگ انتقال گرما توسط این برنامه، در محدوده دبی مایع و سرعت هوای مورد مطالعه، در مقایسه با داده های آزمایشگاهی، خطای حداکثر 5% را از خود نشان می دهد. در ادامه، اثر نایکنواختی جریان و اثر نسبت منظر رادیاتور روی عملکرد گرمایی آن مطالعه شده است. دیده شد که نایکنواختی جریان می تواند تا 20% آهنگ انتقال گرمای رادیاتور را تقلیل دهد. همینطور، افزایش نسبت منظر می تواند تا 45% عملکرد گرمایی رادیاتور را بهبود بخشد. درپایان، یک هندسه جدید برای پروفایل پره پیشنهاد و بهبود انتقال گرما توسط آن به کمک برنامه، نشان داده شده است.[a1] [a2]   [a1]مهمترین نتایج به صورت عددی و کمی بیاید.  [a2]نتایج کمی اضافه شدند.
    کلیدواژگان: رادیاتور، پره کروگیت، پره کرکره ای، مبادله کن گرمایی خودرو، خنک کاری
  • محمد شرعیات*، محسن جهانگیری، مسعود عسگری صفحات 115-124

    کاربرد سازه های با ساختار متخلخل با حفره هایی که به طور طبیعی یا ساختگی حاوی سیال هستند، در زمینه های مهندسی متعددی مانند ورق ها و فومهای حاوی رطوبت یا سیال میراساز انرژی، ورقهای چوبین در معرض رطوبت و نیز استخوان مطرح است. در مقاله کنونی، تحلیل پاسخ ضربه ورق پروالاستیک برای اولین بار صورت پذیرفته است. برای این منظور ابتدا معادلات ساختاری مواد پروالاستیک بر اساس نظریه بیوت ارایه شده و سپس معادلات حاکم بر ضربه ورق، بر  پایه نظریه ورق کلاسیک و قانون تماس خطی نشده هرتز، استخراج گردیده اند. فرم اجزای محدود غیرخطی معادلات حاکم با استفاده از روش گلرکین بدست آمده و با الگوریتمی ویژه حل شده است. برای در نظر گرفتن وابستگی زمانی معادلات حاصله، از روش انتگرال گیری زمانی عددی نیومارک استفاده شده است. بر پایه کد کامپیوتری نوشته شده، اثر پارامترهای گوناگون بررسی شده است. نتایج آشکار می سازند که وجود و امکان حرکت سیال در حفره های ساختاری، می تواند به رفتارهایی متناقض با ورقهای عادی بینجامد. همچنین، نیروی تماس، میزان فروروی ضربه زن، خیز نقطه وسط ورق و گشتاور خمشی ناشی از سیال درون منافذ با افزایش ضریب نفوذ افزایش می یابند.

    کلیدواژگان: ضربه، مواد پروالاستیک، ورق، روش اجزای محدود، تحلیل دینامیکی غیرخطی
  • بررسی تاثیر فشار بالا و پایین دست انژکتور مقطع حلقوی بر روی عملکرد موتور دیزل
    محمد تقی شروانی تبار*، رسول اسمعیل نژاد، سیداسماعیل رضوی، محرم جعفری صفحات 125-134
    انژکتور موتور دیزل مهم ترین قسمت آن می باشد که می تواند تاثیر چشم گیری بر عملکرد آن بگذارد در این مقاله از انژکتور مقطع حلقوی برای پاشش سوخت استفاده شد و تاثیر تغییر فشار ورودی انژکتور و همچنین مقدار پرخورانی بر روی این نوع از انژکتورها مورد بررسی قرارگرفته است. نتایج عددی نشان می دهد که در حالت پرخورانی با افزایش فشار پاشش، احتراق به صورت کامل تر اتفاق افتاده و مقدار SFC تا 195/0 کاهش می یابد، نتایج همچنین نشان می دهد که مقدار توان و گشتاور با افزایش فشار ورودی افزایش یافته و مقدار آلاینده های تولیدی نیز افزایش یافتند. در حالت مکش طبیعی، با کاهش فشار پاشش مقدار SFC کاهش یافت و مقدار آن برای فشار پاششی 60MPa به 21/0 رسید. در این حالت نیز با افزایش فشار پاشش مقدار توان، گشتاور و مقدار آلاینده های تولیدی افزایش یافتند. مقایسه ی دو حالت پرخورانی و مکش طبیعی نشان می دهد که مقدار افزایش برای دوده در حالت پرخورانی کمتر از حالت دیگر می-باشد همچنین این مقایسه نشان می دهد که مقدار تولید NO در حالت مکش طبیعی کمتر از حالت دیگر می باشد.
    کلیدواژگان: انژکتور مقطع حلقوی، فشار ورودی انژکتور، فشار محفظه ی احتراق، عملکرد موتور دیزل
  • رضا صفری، امیر منعمیان، محسن بهرامی* صفحات 135-144

    سیستم های میکروالکترومکانیکی به عنوان یکی از فناوری های نویدبخش و کارای عصر حاضر می تواند انقلاب عظیمی را در محصولات صنعتی و تجاری به وجود آورد. پیشرفت روز افزون این فناوری موجب شده است تا نیاز به استفاده از حسگرهای خود محرکه (بدون نیاز به منبع تغذیه) روز به روز بیشتر احساس شود. در این مقاله یک حسگر اندازه گیری دبی جریان سیال میکرونی متشکل از یک میکروتیر چند لایه متقارن پیزوالکتریکی به همراه میکروبازیاب انرژی مدلسازی و شبیه سازی شده است. به منظور مدل سازی این حسگر، کوپل معادلات بین سه محیط مکانیک جامدات، مکانیک سیالات و پیزوالکتریک وجود دارد که در ابتدا معادلات حاکم بر جریان سیال درون میکروکانال به روش حجم محدود حل و نتایج آن در حل المان محدود میکروتیر استفاده شده است. برای اطمینان از حل معادلات، مساله مورد نظر به صورت اندرکنش سیال و جامد در نرم افزار Com Sol شبیه سازی شده است. جابجایی سر آزاد میکروتیر در دبی ورودی 60 میکرولیتر بر دقیقه برابر با 9/5 نانومتر بدست آمده است که 13/6درصد با نتایج حاصل از مدل سازی اختلاف دارد و ولتاژ تولیدی از هر میکروتیر 2/30 میلی ولت می باشد.

    کلیدواژگان: حسگر جریان سیال میکرونی، مواد پیزوالکتریک، میکروبازیاب انرژی، روش حجم محدود، اندرکنش سیال-جامد، روش المان محدود
  • سید عباس طالبی، امین بهزادمهر*، سمیرا پایان صفحات 145-154

    در تحقیق حاضر مطالعه عددی عایق های چند لایه گرمایی با استفاده از مواد الیافی انجام شده است. نانو الیاف ها با توجه به نسبت سطح به حجم بالا و در نتیجه خصوصیات تابشی ویژه بعنوان ماده جداکننده عایق های چند لایه گرمایی معرفی گردیده و عملکرد آن مورد بررسی قرار گرفته است. انتقال گرمای تابشی الیاف ها با فرض عایق ضخامت نوری ضخیم و استفاده از تقریب پخشی برای الیاف معمولی آلومینا و نانوالیاف کربن محاسبه شده است. برای مدل کردن رسانایی گرمایی موثر الیاف ها، پارامترهای مورد نیاز با استفاده از داده های آزمایشگاهی برای الیاف معمولی آلومینا و نانوالیاف کربن تعیین گردیده است.  در نتایج به دست آمده، ضریب استهلاک نوری نانوالیاف کربن در دمای متوسط 500 کلوین حدود 31 درصد نسبت به الیاف معمولی آلومینا بیشتر می باشد. نتایج نشان می دهند که استفاده از نانوالیاف کربن به عنوان جداکننده ی عایق چند لایه باعث بهبود عملکرد عایق می شود. با توجه به این افزایش عملکرد، استفاده ازنانوالیاف بعنوان جداکننده پیشنهاد می گردد.

    کلیدواژگان: عایق های چندلایه گرمایی، سیستم حفاظت گرمایی، نانو الیاف ها، عایق دما بالا، عایق دما پایین
  • حمیدرضا طالش، حمید صفاری*، علی رستم نژاد، غلام رضا شهریاری صفحات 155-164

    سطوح ابرآب گریز کاربردهای گسترده ای نظیر بهبود انتقال گرما، کاهش خوردگی سطح و کاهش نیروی پسا دارند. در این تحقیق با یک فرایند الکتروشیمیایی درون الکترولیت دو جزئی آبی پتاسیم پرسولفات و سدیم هیدروکسید، ساختار های میکرو/ نانو بر روی فلز مس ایجاد شده و برای کاهش انرژی سطحی از پوشش اکتا دکان تیول استفاده شده است. در ادامه اثر پارامترهایی نظیر زمان فرآیند و غلظت اجزاء الکترولیت بر بهبود زاویه تماس بررسی شده است. برای بررسی میکرو/نانو ساختارهای ایجاد شده، عکس میکروسکوپ الکترونی روبشی در شرایط مختلف فرآیند تهیه و بررسی شده است. همچنین با انجام آنالیز پراش اشعه X، مشخص شد که ساختارهای به وجود آمده بر روی سطح از جنس اکسید مس(I)  است. بیشترین زاویه تماس در 10 دقیقه فرایند الکتروشیمیایی و پوشش دهی 24 ساعته با ماده انرژی سطحی پایین به میزان 8/158 درجه به دست آمد. میزان پایداری سطوح در برابر هوا، آب خالص و آب دریا بررسی شده و نمونه ها در مجاورت هوا در طی 6 هفته، خاصیت ابرآب گریزی خود را حفظ کرده و پایداری خوبی در برابر آب و آب دریا نشان دادند.

    کلیدواژگان: ابرآب گریزی، فرایند الکتروشیمیایی، زاویه تماس، میکرو نانوساختار، انرژی سطحی
  • ابوالحسن عسگرشمسی* صفحات 165-172

    در این پژوهش با ایجاد ارتباط خودکار بین یک حلگر معادلات ناویر-استوکس و الگوریتم ژنتیک، یک ابزار مناسب جهت تغییر شکل سه بعدی ردیف روتور و استاتور یک کمپرسور محوری یک طبقه ایجاد شده است. برای تغییر شکل ردیف پره روتور و استاتور، زوایای لین و سوییپ هر ردیف پره مورد توجه قرار گرفته و تغییراتی در مختصات سه بعدی شکل پره ایجاد می شود. شبکه محاسباتی لازم بر اساس همین مختصات به صورت سازمان یافته ایجاد شده است. معادلات بقاء جرم و مومنتوم و معادلات آشفتگی به صورت پایا و تراکم پذیر حل و بازدهی طبقه کمپرسور و میزان دبی جرمی عبوری در هر حالت محاسبه گردید. بازدهی کمپرسور، برای محاسبه تابع هدف الگوریتم بهینه سازی استفاده می شود. بعد از دفعات تکرار مشخص، حالت بهینه زوایای لین و سوییپ برای ردیف روتور و استاتور بدست آمد. با تغییر زوایای لین و سوییپ ردیف پره ها در یک محدوده مشخص، بازده کمپرسور  به  میزان 1.35 درصد  در  نقطه کاری آن افزایش یافت، در حالی که میزان تغییرات دبی جرمی نسبت به حالت اولیه آن در حدود یک درصد می باشد.

    کلیدواژگان: بهینه سازی، کمپرسور محوری، زاویه لین، زاویه سوییپ
  • حسین فرامرزپور*، کیومرث مظاهری، علیرضا علی پور، قادر اولیایی صفحات 173-182

    در این پژوهش دستگاه معادلات ناویر- استوکس واکنشی به منظور شبیه سازی عوامل موثر بر راندمان تابشی میکرو برنر بصورت دوبعدی حل شده است. می توان نسبت هم ارزی مخلوط ورودی، جنس محفظه و همچنین وجود ماده متخلخل را از مهمترین عوامل تاثیر گذار بر راندمان تابشی میکرو برنر نام برد که در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفته اند. بر اساس نتایج این پژوهش، استفاده از مواد متخلخل درون محفظه ی احتراق، راندمان تابشی محفظه را از طریق افزایش دمای متوسط دیواره ی خارجی افزایش می دهد. همچنین وجود ماده ی متخلخل علاوه بر تغییر محل تشکیل شعله، همزمان با افزایش دمای دیواره ی خارجی، دمای داخل محفظه ی احتراق را کاهش می دهد. علاوه بر این در بحث تاثیر نسبت هم ارزی مخلوط ورودی مشاهده شد، حداکثر راندمان تابشی محفظه در مخلوط هیدورژن و هوا، در مخلوط رقیق از سوخت حاصل می شود. در بخش دیگر تاثیر جنس دیواره ی محفظه ی احتراق بر راندمان تابشی مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس نتایج به دست آمده، برای حصول حداکثر راندمان تابشی، انتخاب جنس مناسب برای محفظه بسیار حائز اهمیت می باشد.

    کلیدواژگان: احتراق در ابعاد میکرو، نسبت هم ارزی، بازده تابشی
  • محمد کمری، بهمن اسدی*، مجید ستارچه صفحات 183-192

    در این مقاله از نمودار سرعت برحسب تغیر زاویه میل لنگ برای به دست آمدن نمودار فشار برحسب زمان پاشش سوخت استفاده شده است. شرایط مرزی متغیر نسبت به زمان با نرم افزار ANSYS FLUENT17.1 و کد نویسی به کمک زبان برنامه نویسیC++  استفاده شده است. برای استقلال از شبکه بندی از 8 شبکه مختلف استفاده شده که درنهایت شبکه بهینه با تعداد نقطه 1520400 به دست آمده است. برای صحت سنجی کد، مقایسه باحالت تجربی صورت گرفته است که نتایج عددی بسیار نزدیک به حالت تجربی در مدل دوبعدی است. تحلیل سه بعدی برای حالات مختلف فشار ورودی و خروجی و نمایش کانتور کاویتاسیون برای حالت 3 فاز با دقت حل معادلات ماتریس بردار شاری مرتبه ی سوم برای حل گره های شبکه و دقت در هم گرایی6-10صورت گرفته و در آخر در رابطه با خوردگی و اثرات آن بحث شده است.

    کلیدواژگان: شبیه سازی عددی، کاویتاسیون، نازل انژکتور، خوردگی
  • هادی کیانی، نادر براری، سیدعلی نیک نام* صفحات 193-201

    در فرآیند سوراخکاری کیفیت سطح ، نیروهای ماشینکاری، مکانیزم تشکیل و اندازه پلیسه (طول و ضخامت)، سایش و عمر ابزار و همچنین نوع تراشه ها از شاخصه های مهم در تعیین کیفیت سوراخکاری  می باشند که  اطلاعات کمی در مورد اثر روانکاری کمینه بر آنها موجود است. لذا، بر اساس مطالعات صورت گرفته، هدف از این پژوهش، بررسی تجربی اثرات روش روانکاری کمینه بر نیروی پیشروی، شکل، طول پلیسه، تقسیم بندی سطح تراشه و میانگین زبری سطح در سوراخکاری آلیاژ آلومینیوم  6061-T6 و مقایسه نتایج با روش سوراخکاری خشک است.  بر اساس مشاهدات آزمایشگاهی، افزایش سرعت و نرخ پیشروی در حالت های خشک و روانکاری کمینه منجر به کاهش طول پلیسه شده، ولی، تاثیر روش روانکاری کمینه در کاهش طول پلیسه در سرعتهای برشی کم مشهود است. مضافا در سوراخکاری خشک، میانگین زبری سطح کمتری مشاهده شد. سطح آزاد تراشه های جمع آوری شده در سوراخکاری خشک به نسبت حالت روانکاری کمینه دارای صافی سطح بیشتر و تعداد شیا رهای موازی کمتری می باشد که نشان دهنده سختی بیشتر در تراشه ها و نیروی بیشتر مورد نیاز جهت عملیات براده برداری در سوراخکاری خشک است.

    کلیدواژگان: سوراخکاری، ماشینکاری، پلیسه، نیروی برشی، روانکاری کمینه
  • مهدی کیهان پور، مجید قاسمی* صفحات 203-211

    در این پژوهش، بررسی عددی گرمادهی درمانی بر آسیب بافت سرطانی، در حضور نانوذرات مغناطیسی تحت اثر میدان مغناطیسی خارجی انجام شده است. معادلات حاکم پیوستگی، مومنتوم، غلظت و معادله آسیب آرنیوس به صورت کوپل شده در نرم افزار عددی کامسول حل و مورد بررسی قرار گرفته است. برای جریان خون مویرگ از مدل غیرنیوتنی کاریو استفاده شده است. مدل هندسی شامل مویرگ و بافت اطراف آن است که به صورت سه بعدی شبیه سازی شده است. نتایج حاکی از آن بود که بیشترین افزایش دما در ناحیه حضور نانوذره ها یعنی جریان خون اتفاق می اقتد و بافت اطراف نیز در اثر این گرما با گذشت زمان دچار تغییر می شود بطوریکه با گذشت زمان اثر گرمادهی و تخریب بافت بیشتر می شود. اثر قدرت میدان و غلظت نیز بررسی شد که مشاهده گردید که با مقدار بافت آسیب دیده رابطه مستقیم دارند. در مجموع می توان با این روش به درمان بافت های مورد نظر با قرار دادن میدان مغناطیسی در نزدیکی آن و تزریق نانوذره ها در مقیاس های زمانی کم پرداخت.

    کلیدواژگان: گرمادهی درمانی، میدان مغناطیسی، نانوذره های مغناطیسی، غیرنیوتنی، آرنیوس
  • جاوید حسین پور *، علیرضا رودباری صفحه 212

    مقاله حاضر اختصاص به استخراج داده های آئرودینامیکی یک کشتی هوایی در شرایط خاص به ویژه در زوایای حمله بالا دارد. زمانی که این اطلاعات به صورت حلقه بسته در یک شبیه ساز پرواز مورد استفاده واقع شوند؛ ضروری است که از ابزار محاسباتی و روش های خاص بهره گیری شود، به گونه ای که قابلیت ارسال و دریافت شرایط پروازی به صورت "در حلقه" فراهم گردد. لذا استفاده از محیط منبع باز OPEN FOAM در این فعالیت پیشنهاد می گردد. در ادامه پژوهش، ضرایب آئرودینامیکی یک کشتی هوایی بر اساس سه روش دینامیک سیالات محاسباتی "در حلقه"، نتایج تجربی آزمون تونل باد و پارامتر های هندسی در زوایای حمله 10- تا 20 درجه محاسبه می شود. دقت ضرایب آئرودینامیکی به دست آمده در شبیه سازی کشتی هوایی از اهمیت بالایی برخوردار است لذا برای بررسی این مهم، نتایج آئرودینامیکی بدست آمده بر اساس سه روش دینامیک سیالات محاسباتی "در حلقه"، آزمون تونل باد و روش تحلیلی پارامتر های هندسی کشتی هوایی با یکدیگر مقایسه می گردد. در ادامه پژوهش حاضر، پایداری استاتیکی طولی و جانبی کشتی هوایی بررسی می گردد و همچنین با بررسی نسبت ضرایب برآ به پسآ برحسب زاویه حمله، زاویه حمله ای که کشتی هوایی دارای بهترین عملکرد است؛ مشخص می شود.

    کلیدواژگان: شبیه سازی در حلقه، نرم افزار اوپن فوم، ضرایب آئرودینامیکی، کشتی هوایی، مدل آشفتگی
  • تحلیل ترمواقتصادی سیستم ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد، توربین گاز، توربین بخار برای دو حالت اتصال مستقیم و غیر مستقیم پیل سوختی و توربین گاز
    صابر صادقی* صفحه 213

    در کار حاضر سیستم ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد، توربین گاز و توربین بخار از نظر اقتصادی و ترمودینامیکی بررسی شده است. به منظور تحلیل اقتصادی هزینه سالیانه شده و برای تحلیل ترمودینامیکی با حل معادله بقای انرژی، راندمان انرژی بدست آمده است. اتصال پیل و توربین گاز، به صورت مستقیم یا غیر مستقیم و همچنین گرمایش واکنشگرهای ورودی به پیل، تماما با خروجی توربین گاز یا پیش گرمایش با خروجی توربین گاز و گرمایش نهایی با خروجی محفظه پس سوز، چهار پیکربندی متفاوت ایجاد می کنند که از نظر اقتصادی و ترمودینامیکی مورد بررسی قرار گرفته اند. این چهار پیکربندی می توانند شرایطی را ایجاد کنند که فشار کاری پیل و توربین گاز متفاوت یا یکسان باشد و از طرفی دمای کارکردی متفاوتی برای پیل ایجاد شود. نتایج نشان می دهد که سیستم ترکیبی با اتصال مستقیم و گرمایش واکنشگرها تنها با خروجی توربین گاز، به ازای شدت جریان A/m2 1000 با راندمان 3/59% و هزینه سالیانه $/year 416290 مناسب ترین سیستم به لحاظ ترمودینامیکی و به ازای شدت جریان A/m2 5000 با راندمان 7/52% و هزینه سالیانه $/year 212438 مناسب ترین سیستم به لحاظ اقتصادی است.

    کلیدواژگان: پیل سوختی اکسید جامد، توربین گاز، توربین بخار، ترمواقتصادی
|
  • Zohreh Ebrahimi *, Mahmud Bahrami Rahnam Pages 1-7

    In this paper, an artificial neural network model is presented to investigate the crack propagation in composite materials under vertical loading mode. A Finite Element model is developed, using ABAQUS software, to simulate the delamination in composite structures under mode 1 loading. A series of mode 1 simulations are carried out for different initial crack lengths and specimen thicknesses. The crack initiation force is calculated for each simulation from the related force-displacement curve. To validate the Finite Element model, the force-displacement curve of a numerical test is compared with the corresponding experimental curve. These data are used later to develop the artificial neural network model, which is capable of predicting the crack initiation force in mode 1 test. The network has two input neurons, which are the initial crack length and the specimen thickness and the crack initiation force is evaluated in the output layer. The good performance of the neural network is shown by comparing its results with finite element simulations. The good agreement between the targets and outputs in the regression plots, indicates that the network response is satisfactory.

    Keywords: Neural network, Delamination, Composite materials, Finite element model
  • Mohsen Izadi *, Saeed Naderi Pages 9-17

    Heat exchangers that use the Maisotsenko Cycle have high efficiency despite using evaporative cooling. Therefore, in this study, based on computational fluid dynamics, the simulation of the Maisotsenko Cycle has been investigated. In this paper, the effects of all operational parameters such as temperature, inlet air huidity, air velocity in wet and dry channels, as well as geometric parameters such as the length of the heat exchanger and the height of the channels on the efficiency of heat exchanger have been studied. The simulation results showed that the heat exchanger has a favorable efficiency in different climatic conditions, so that wet efficiency for this heat exchanger varies from 103 to 115, but the increase in humidity will reduce the efficiency and the effectiveness of the heat exchanger.Also, the results showed that an increase in the velocity inside the dry and wet channels, respectively, decreases and increases the efficiency. Finally, the optimum ratio of the mass flow rate of wet channel to dry one is determined to be 1.3.

    Keywords: Heat exchanger, Maisotsenko cycle, computational fluid dynamic
  • Ismail Ghasemi, Faramarz Ashenai * Pages 19-25

    In this study, nanocomposites based on epoxy, nano-silica and short glass fibers were prepared with hand molding method. The resin material consisted of epoxy resin and polyamine. Nano-silica and glass fibers, with average length of 6 mm, were added to epoxy polymer matrix in three levels 0, 0.75 and 1.5 wt.% for nano-silica and 5, 10 and 15 wt.% for glass fibers, respectively. After sample preparation, tensile tests are performed to study tensile properties of composites and results were compared and analyzed. Results showed that by adding 0.75 wt.% nano-silica, tensile strength, elastic modulus and elongation increased and by addition 1.5 wt.% of nano-silica the mentioned properties decreased. On the other hand, adding just glass fibers enhanced elastic modulus continuously and declined tensile strength of the nanocomposite. Furthermore, simultaneous presence of glass fibers and nano-silica caused an enhancement in elastic modulus and a reduction in tensile strength and elongation at break.

    Keywords: Tensile properties, Epoxy, Composite, Glass fibers, Nano-silica
  • Vahid Barzanooni *, Abdol Amir Bak Khoshnevis Pages 27-36

    In this study,flow dynamicsand accelerated flow effects on the various parameters of the wakeof a bluff body model Such as Skewness, Kurtosis and Kolmogorov scale length, investigated experimentally. In addition, the effects of acceleration in the rate and trend of variation of the various parameters of the wake studied. The blow open circuit wind tunnel used to simulate fluid flow. An inverter that causes the changes in rotational speed of the wind tunnels electro motor has increased the inlet wind velocity continuously. On all wake positions, flow Accelerate and Increasing velocity creates smaller sized vortices. The passage of time and the increase in velocity do not have any effect on the changes of the skewness and kurtusis parameters in the near wake. By increasing the velocity, the values of the Kolmogorov scale length reduced generally. also; the values of the parameter in the far wake are greater than the close wake. There is a greater energy dissipation in the parts of the wake where the effects of the shear layers are and this causes smaller sized vortices

    Keywords: accelerated flow, Kolmogorov scale length, experimental investigation, skewness
  • Mohammad Bahadori, Saadat Zirak * Pages 37-45

    In this paper a two-dimensional axisymmetric CFD model is used to investigate the effect of bristle pack free length (the distance between bristle pack tip and front plate), fence height (the distance between backing ring and bristle pack tip), bristle pack thickness and clearance (the gap between rotor surface and bristles tip) on leakage flow of brush seals using Reynolds-Averaged-Navier-Stokes (RANS) and non-Darcian porous medium approach.The results show, the leakage flow decreases with increasing the bristle pack thickness and decreasing the fence height while there is almost no change in leakage flow, when increasing the bristle pack free length. The leakage flow of the brush seal increases with increasing the clearance. This work demonstrates that in order to have the minimum leakage, fence height and clearance should have their minimum values and bristle pack thickness should be increased. Moreover, the effect of rotor speed on leakage flow is investigated. As results indicate, increasing the rotational speed leads to a slight decrease in leakage flow.

    Keywords: Brush seal, Porous medium, Leakage, CFD
  • Moslem Bahrami, Farhad Haji Aboutalebi *, Abolfazl Darvizeh, Reza Ansari Pages 47-54

    Damage is a progressive physical process, which at last leads to failure. During the damage process, material experiences some changes such as nucleation, growth, and coalescence of microscopic voids and microcracks. If the metal material is under the plastic strain, some defects like voids and microcracks are created. Increasing the plastic strains, these defects develop and eventually crack is created in the material which causes fracture in it. Therefore, measuring the damage is very important and various methods have been proposed to determine the damage in materials yet. In this paper first, different methods of estimating the ductile damage are presented and then, ductile damage for stainless steel 316L is determined, using the measurement of elasticity modulus and also measurement of velocity of ultrasonic wave propagation methods. Finally, value of critical ductile damage parameter for the material is calculated by each of these methods and compared.

    Keywords: ductile damage, modulus of elasticity test, ultrasonic test, critical ductile damage paramete
  • Amir Reza Mamouri *, Amin Jodat Pages 55-61
  • Reza Rastgar, Amir Farhang Sotoodeh *, Majid Amidpour Pages 65-75

    In addition to variable properties of fluids, heat interaction with ambient, and axial wall conduction, the temperature distribution of a three-fluid heat exchanger, is strongly affected by Geometric and design parameters. Geometric parameters such as exchanger length and tube diameter and design parameters are fluid flow rate and ambient temperature. In this study, the effect of geometric and design parameters on the temperature distribution and effectiveness of a three-fluid heat exchanger with three thermal communication have been investigated. The governing equations on the flow, are simulated considering heat-in-leak to the cold fluid and variable properties of the fluids, and are solved based on the first law of thermodynamics and analytical methods. Cooling the hot fluid and heating the cold fluid, have been considered as the objective of the three-flow heat exchanger, in order to effectiveness investigation. The effect of ambient heat in leak is to increase the cold fluid temperature, leading to a little lift on hot fluid temperature profile, will result in an enhancement in the cold effectiveness and a reduction on hot effectiveness. Increasing ambient temperature, enhances the effects of heat in leak from ambient. An increase in the diameter of outer tube, Where the cold fluid is flowing and is in contact with the ambient, makes the hot and cold temperatures become farther apart in each cross-section, and decreases the hot and cold effectiveness. An increase in the flow rate of the cold fluid, results in a higher hot effectiveness and reduces the cold effectiveness. Due to An increase in the hot flow rate, both the hot and cold effectiveness are enhanced.

    Keywords: Three-fluid heat exchanger, Temperature distribution, Effectiveness, Thermal interaction, variable properties of fluid
  • Masoud Sabzi *, Rougaiyeh Kalantaripour, Ahmad Monshi Pages 77-85

    In this study, effects of joints design geometry on the weld metal metallurgical transformations and fracture mode in the Hadfield steel welding joints were investigated. For this purpose, initially 4 austenitized sheets with thickness 2 mm were prepared from Hadfield steel. Then joints design with two chamfered V and X forms were prepared and SMAW process was used for welding. The joints mechanical properties were examined by uniaxial tensile machine, charpy impact test and microhardness measuring test. The evaluation of the microstructures of weld metal in welding joints were conducted by optical microscopy and the fracture modes were determined by scanning electron microscopy examination. The results indicated that with using joints design containing chamfered V-shape in comparison with joints design containing chamfered X-shape in the Hadfield steel welded joints, resulted microstructures consisted from smaller grains and more carbide precipitates. Thus higher microhardness and higher yield and tensile strengths were observed. But impact energy and fracture strain was reduced. Also, scanning electron microscopy images indicated the occurrence of ductile fractures in both joints prepared with X and V-shaped chamfered. However as clearly was visible in scanning electron microscopy images, using joints design containing X-shaped chamfered in comparison with joints design containing V-shaped chamfered led to occurrence of more ductile fractures in the Hadfield steel weld joints.

    Keywords: Hadfield steel, fracture mode, welding joints, weld metal, microstructure
  • Roohollah Sarfaraz, Mohamadali Ehteram *, Keshvad Pourhasan Pages 87-93

    The reconditioning of a diesel-engine crankshaft by welding process and its influence on premature failure of the crankshaft was experimentally investigated. The fracture occurred between the web and the first crankpin where a repair welding process was previously carried out on the crankpin. Macroscopic features of the fracture surface indicated that fatigue damage was the governing failure mechanism. The chemical composition, mechanical properties, hardness, and microstructure of the crankshaft material at two locations, the fractured region and an intact section, were determined. Comparison of the results revealed a substantial difference between the repaired and sound sections. The premature failure of the crankshaft was attributed to an uncontrolled change in microstructure of the repaired section assisted by a high level of stress concentration.

    Keywords: Crankshaft, welding, failure analysis, microstructure, hardness
  • Esmaeil Shakerinejad, Mohsen Nazari *, Mohammad Hasan Kayhani Pages 95-103

    In this study, Lattice Boltzmann method (LBM) is used to investigate liquid water transport in a gas diffusion layer (GDL) and gas channel (GC) of polymer electrolyte membrane of cathode fuel cells. In this paper,behavior of liquid water clusters from catalyst layer / GDL interface to gas channel is studied and the dynamic behavior of liquid water during removal from gas diffusion layer (GDL) of a PEMFC cathode electrode is simulated.Also, the effects of mixed wettability on the liquid water dynamic behavior distribution in the GDL and liquid water saturation within the GDL in steady state and transient are investigated. The results show that the best performance is obtained when the hydrophilic pores are placed closer to GDL-GC interface.

    Keywords: Gas diffusion layer, Gas channel, Polymer electrolyte membrane fuel cell, Mixed wettability
  • Ali Shayegh *, Saeid Kheradmand, Hossein Sadeghinasab Pages 105-114
    In the present study, a computer program is developed which can be used for thermal analysis and evaluation of radiators with corrugated louvered fin and flat tube. This program is able to capture all the geometry-dependent aspects of heat transfer regarding these radiators. It also gains the monitoring capability of the air flow non-uniformity through the radiator- also called air mal-distribution. The program showed a good agreement when it was tested against experimental data. The maximum error in the experimented range of cooling flowrate and air velocity is 5%. Two important parametric studies have been performed on air mal-distribution and radiator aspect ratio effects on the radiator thermal performance. Results show that air mal-distribution reduces thermal performance by 20%. Increasement of aspect ratio introduces up to 45% performance improvement. Finally, a novel efficient geometry for fin profiles has been introduced and its improving effect on thermal performance is shown using the program.
    Keywords: Radiator, Corrugated Fin, Louvered Fin, Automotive Heat Exchanger, Cooling
  • Mohammad Shariyat *, Mohsen Jahangiri, Masoud Asgari Pages 115-124

    Application of porous structures whose voids are naturally or artificially contain fluids is common in several engineering fields such as plates with foams containing humidity or damping fluids, wooden plates subject to humidity, and bones. In the present paper, impact analysis of the poroelastic plates is accomplished for the first time. In this regard, the constitutive equations of the poroelastic materials are proposed based on Biot’s theory and then, the governing equations of the impact of the plate are derived based on the classical plate theory and the non-linear Hertz law. The non-linear finite element form of the governing equations is obtained based on Galerkin method and solved using a special algorithm. Newmark’s numerical time integration method is employed to consider the time-dependency of the resulting equations. Based on the written computer code, effects of various parameters are investigated. Results reveal that presence and flow of the trapped fluid can lead to behaviors that are in contradiction to those of the traditional plates. Furthermore, the contact force, indentation, central deflection of the plate and the bending moment due to the trapped fluid may increase by increasing the diffusion coefficient.

    Keywords: Impact, Poroelastic materials, Plate, Finite element method, Non-linear dynamic analysis
  • Study on the effects of the injection pressure of an annulus nozzle and combustion chamber on the performance of a diesel engine
    Pages 125-134
  • Reza Safari, Amir Monemian Esfahani, Mohsen Bahrami * Pages 135-144

    Microelectromechanical systems as a promising and efficient technologies of present age can bring about a great revolution in the industrial and commercial products. The increasing development of technology requires the use of wireless sensors (without power supply); so the study and modeling of micro energy harvesters is an important issue. In this paper, a micro flow sensor consists of a symmetric multilayer piezoelectric with a micro energy harvester have been modeled and simulated. In order to model this sensor, coupled equations between solid mechanics, fluid mechanics and piezoelectric have been solved with finite volume and finite element method. To ensure the solution, a fully fluid-structure interaction simulation of micro flow sensor in COMSOL Multiphysics have been presented. With the flow rate of 60 micro liter per minute, the transverse displacement of the free end of the beam is 9.5 Nano meters and the generated voltage is 2.30 millivolt.

    Keywords: Micro flow sensor, Piezoelectric material, Micro energy harvester, Finite volume method, Finite element method
  • Seid Abbas Talebi, Amin Behzadmehr *, Samira Payan Pages 145-154

    Multilayer insulation using nanofiber materials has been numerically investigated. High surface to volume ratio of nanofibers results an important effect on both the radiation heat transfer and conduction heat transfer. Thus it is considered as an effective spacer of the multilayer insulators for investigation. The radiation heat transfer is calculated considering the optically thick assumption on the fibers and using the diffusion approximation. Thermal conductivity of alumina fiber and carbon nanofiber are determined using experimental results available in the literature. It is presented that the specific extinction coefficient of carbon nanofiber is approximately 31 percent higher than the one of alumina fiber at 500 K. The results show that using carbon nanofiber as the spacer of multilayer insulation improves the insulation performance. Thus it is suggested to be used as the spacer material.

    Keywords: Multilayer thermal insulation, Nanofibers, High temperature insulation, Low temperature insulation
  • Hamid Reza Talesh Bahrami, Hamid Saffari *, Ali Rostamnejad, Gholamreza Shahriari Pages 155-164

    Superhydrophobic surfaces have extensive applications like as heat transfer improvement, surface corrosion reduction, and fluid drag reduction. In this research, micro-nano structures were grown on the copper using an electrochemical process. The electrolyte is a two-component solution composing of Potassium persulfate and Sodium hydroxide. An octa-decane-thiol coating is used to reduce the surface energy. In the following, effects of different papmrters including the duration of the process and the concentration of electrolyte components on the contact angle increment are examined. To investigate the created micro/nano structures building block scanning electron microscopy pictures in different conditions were taken and inspected. X-ray diffraction analysis of samples’ surfaces showed that micro-nano structures are copper oxide (I). The maximum contact angle of 158.8 degrees was reached after 10 minute of electrochemical process and 24 hour of coating with low surface energy. Also, the durability of the samples exposing to the open air, pure water and seawater are studied. The samples retained their superhydrophobicity property after up to 6 weeks of exposition to the air; in addition, they showed good durability in contact with pure water and sea water

    Keywords: Superhydrophobicity, electrodeposition, contact angle, micro-nano structure, surface energy
  • Abolhasan Asgarshamsi * Pages 165-172

    In this research, by coupling a Navier-Stokes solver with the genetic algorithm, an automated design procedure is prepared to change the three-dimensional shape of the rotor and the stator blades of an axial flow compressor. The lean and sweep angles of the blades are considered to change the shapes of the rotor and stator blades. The structured computational grids are developed based on these files. Setting the appropriate boundary conditions and using the mixing plane, the computational domain is prepared. Then, the steady state and compressible mass and momentum conservation and turbulence equations are solved. In each case, the isentropic efficiency and mass flow rate of the modified compressors are computed. The objective function of optimization algorithm is calculated based on the compressor efficiency. After a specified iteration number, the optimum values of lean and sweep angles are achieved. The proposed method results in 1.35% improvements in the compressor stage efficiency in design point while; the change in mass flow rate is 1% in comparison with the original compressor.

    Keywords: Optimization, Axial Compressor, Lean Angle, Sweep Angle
  • Hosein Faramarzpour *, Kiumars Mazaheri, Alireza Alipoor, Ghader Oliayi Pages 173-182

    In the present numerical study, 2D effect of presence of porous media on radiative efficiency in micro combustion chamber is investigated with taking account of conservative equations of momentum, energy and species. The effect of equivalence ratio of mixture and thermal conductivity of combustor wall as key parameters on radiative efficiency are also studied.. Based on simulation results, using of porous media in combustion chamber causes to increase of mean wall temperature and consequently radiation efficiency of micro combustor will increased . moving flame front toward downstream and reduction of maximum flow temperature is as result of applying porous media as well. Furthermore, maximum radiation efficiency is occurred in lean condition of fuel-air mixture. wall thermal conductivities is also perused on radiative efficiency . It is observed that there is an optimum value for conduction heat transfer coefficient of combustor walls, and the combustor material play an important role on radiative efficiency.

    Keywords: Micro combustion, Equivalence ratio, Radiative efficiency
  • Mohammad Kamari, Bahman Asadi *, Majid Satarche Pages 183-192

    In this paper, the velocity graph is used in terms of Crankshaft variation to obtain the pressure graph according to the time of spraying fuel. Time dependent boundary conditions are used with ANSYS FLUENT17.1 software and C ++ programming code. For mesh independent study, has been used eight different meshes, resulting in an optimal mesh with 1520400 points. For code validation, comparison numerical results with the experimental results show good agreements for two-dimensional model. Three-dimensional analysis for different conditions of input and output pressure and the representation of the cavitation contour for the 3-phase mode, with the accuracy of solving the equations of third-order flux vector matrix are done for achieve to the accuracy of the convergence 10-6 and obtaining the mesh node values, and, lastly, corrosion and effects of It has been discussed

    Keywords: Numerical Simulation, Cavitation, Injector Nozzle, Corrosion
  • Hadi Kiani, Nader Barari, Seyed Ali Niknam * Pages 193-201

    In drilling operation, the surface quality, cutting forces, burr formation mechanism and burr size (height, thickness), tool wear and tool life are considered as the important elements for drilling hole quality assessment which low amount of information is available in this regards. Therefore, on the basis of review of literature, the main aim of this work is to study the effects of MQL and dry lubrication strategies on thrust force, surface quality and burr formation morphology and size (height and thickness) when drilling 6061-T6. According to experimental observations, increased speed and feed rate under dry and MQL modes led to lower burr height, while under lower cutting speed, the direct effect of MQL is sensible. In addition, in dry drilling, lower average surface roughness was monitored. Those chips recorded under dry condition have higher quality and less segmentations on the free surface as compared to those chips recorded under MQL mode, which however resembles more hardness on the chips and higher cutting forces required for drilling operation.

    Keywords: Drilling, Machining, Burr, Cutting force, Minimum quantity lubrication (MQL)
  • Mahdi Keyhanpour, Majid Ghasemi * Pages 203-211

    The purpose of this study is the numerical analysis of hyperthermia on the damage of cancerous tissue in the presence of magnetic nanoparticles under the influence of external magnetic field. For this purpose the governing equations continuity, momentum, energy and arrhenius damage equation are coupled and solved by COMSOL, a finite element based code. The blood flow in capillary is assumed as non-newtonian fluid with the Carreau viscosity model. A three dimensional geometric model includes the capillary and surrounding tissue. The results indicated that the temperature of the blood stream increases with the application of the magnetic field, and the surrounding tissue is damaged over time as a result of this heat. The effect of field strength and concentration was also investigated, which was found to correlate with the amount of damaged tissue. In general, this method can be used to degrade the tissues by placing the nearby magnetic field and injecting nanoparticles at low scales.

    Keywords: Hyperthermia, Magnetic nanoparticles, Magnetic field, Non-newttonian, Arrhenius
  • Alireza A. R. Roudbari, Javid Hoseinpour* Page 212

    This study has mainly focused on the derivation of aerodynamic data for an airship in particular conditions especially at high angles of attack. When such data are inserted into a flight simulator as a closed-loop, it is vital to make use of special computational means and methods, so that the ability to send and receive flight conditions would be achieved through an “in-the-loop” manner. Therefore, using an open-source environment such as OpenFOAM is suggested in this regard. Through this study, the aerodynamic coefficients of the airship are calculated by three different CFD approaches and empirical data collected from wind-tunnel tests while geometrical parameters were set for angles of attack between -10 to 20 degrees. In order to achieve aerodynamic goals, air simulation is of great importance. So, the aerodynamic results are compared based on the three methods of calculating fluid "computing" in the loop, the wind tunnel test and the analytical method of the geometric parameters of the ship's aircraft. In this study, the stability of the aircraft, the longitudinal and lateral aspects of the aircraft is examined.

    Keywords: CFD in the Loop, Aerodynamic coefficient, Airship, OpenFOAM, Turbulence model
  • Thermo-economic Analysis of the Solid Oxide Fuel Cell, Gas Turbine and Steam Turbine Hybrid System for Fuel Cell and Gas Turbine Direct and Indirect Connection
    Page 213