فهرست مطالب

مدل سازی در مهندسی - پیاپی 59 (زمستان 1398)
  • پیاپی 59 (زمستان 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/10/01
  • تعداد عناوین: 19
|
  • بهینه سازی چند هدفه توسط الگوریتم ژنتیک برای افزایش انتقال حرارت در میکرومبدل های حرارتی
    رضا بیگزاده* صفحه 1

    در این تحقیق بهینه سازی انتقال حرارت در میکرولوله های منحنیشکل توسط روش بهینه سازی چند هدفه مبتنی بر الگوریتم ژنتیک مورد بررسی قرار گرفته است. میزان انتقال حرارت و افت فشار سیال در میکرولوله های مارپیچ با ابعاد هندسی متفاوت (شامل شعاع انحنا و طول مستقیم بین خم ها) بصورت آزمایشگاهی اندازهگیری شد. با استفاده از داده های آزمایشگاهی، اعداد بدون بعد شامل: عدد ناسلت و ضریب اصطکاک برای تحلیل و بهینه سازی نتایج، محاسبه شدند. ثوابت دو معادله تجربی برای تخمین عدد ناسلت و ضریب اصطکاک با دقت مناسب، توسط تکنیک الگوریتم ژنتیک تعیین گردیدند. نتایج بیانگر خطای نسبی 49/7 درصد برای تخمین عدد ناسلت و 76/9 درصد برای پیشبینی ضریب اصطکاک می باشند. در نهایت این دو معادله تجربی جهت تعریف توابع هدف در بهینه سازی چندهدفه مبتنی بر الگوریتم ژنتیک بکار گرفته شده و نتایج بهینه سازی شامل مجموعه پارتو ارائه شدند. نتایج بهینه سازی شامل ابعاد هندسی مناسب برای میکروکانالهای مورد بررسی جهت طراحی مبدل های حرارتی میکروکانالی میباشند.

    کلیدواژگان: انتقال حرارت، الگوریتم ژنتیک، بهینه سازی، میکرومبدل حرارتی، میکرولوله منحنی شکل، مجموعه پارتو
  • بررسی پارامتر های موثر بر هیدرودینامیک بستر پرشده دوار به کمک دینامیک سیالات محاسباتی
    علیرضا میراولیایی*، شمس الدین قوره جیلی صفحه 2

    بستر های پرشده دوار در بسیاری از فرایند های مهندسی شیمی از قبیل تقطیر، جذب، تهیه ی نانو ذرات، شیرین سازی گازترش و غیره استفاده می-شوند. آنالیز جریان سیال در این تجهیزات برای بدست آوردن اطلاعات هیدرودینامیکی و بررسی پدیده انتقال در آن ها لازم است. در این مقاله شبیه-سازی سه بعدی جریان های تک فازی و دو فازی درون بستر پرشده دوار با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی انجام می شود. اثر برخی پارامتر ها از قبیل سرعت چرخش، دبی های گاز و مایع، اثر تعداد روزنه های روتور، وجود بافل ثابت و متحرک بر افت فشار بررسی می شوند. آنالیز جریان تک فازی نشان دادکه مولفه سرعت مماسی نسبت به مولفه های سرعت شعاعی و محوری تاثیر بیش تری بر مقدار سرعت دارد. نتایج شبیه سازی ها نشان داد که با افزایش دبی گاز، افت فشار برای هر دو حالت بستر خشک و بستر مرطوب افزایش می یابد بطوری که متوسط خطا نتایج شبیه سازی با داده های تجربی در حالت بدون بافل و با بافل به ترتیب برابر 3/5 و 6/3 درصد می باشد. هم چنین مشخص شد که افزایش دبی مایع تاثیر کمی برافت فشار دارد. مشاهده شد که با افزایش سرعت چرخش و تعداد روزنه های روتور افت فشار بستر دو فازی افزایش می یابد. وجود بافل متحرک درون بستر سبب کاهش 14 درصدی افت فشار بستر مرطوب شد.

    کلیدواژگان: افت فشار، آنالیز جریان، بافل ثابت و متحرک، بستر پرشده دوار، دینامیک سیالات محاسباتی
  • یک روش پیشنهادی برای رتبه بندی فازی در تصمیم گیری چند شاخصه چند دوره ای در محیط فازی نوع-2
    علی دهقانی فیل ابادی*، غلامرضا حسامیان صفحه 3

    در بسیاری از مسائل تصمیم گیری، برای مقابله با ابهام موجود در داده های زبانی، از مجموعه های فازی استفاده می شود، با این وجود، برای انجام مقایسات بین شاخص ها و تعیین رتبه گزینه ها، در حین فرایند حل مساله این داده ها دیفازی می شوند، دیفازی سازی باعث می شود که بخش زیادی از اطلاعات مساله از بین برود. هدف از این مقاله، ارائه یک روش تصمیم گیری چند شاخصه چند دوره ای است که در آن رتبه گزینه ها به صورت فازی تعیین می شود، در این روش، برای پوشش بیشتر ابهام موجود در داده-های زبانی، از مجموعه های فازی نوع-2 استفاده شده است و برای ادغام داده های فازی نوع-2 در دوره های زمانی، یک عملگر ادغام کننده جدید تعریف شده است. برای تایید کارایی روش پیشنهادی، ابتدا، یک مثال کاربردی، برگرفته از مطالعات پیشین، با استفاده از روش پیشنهادی مورد تحلیل قرار گرفت، نتایج حاصل نشان داد که رتبه بندی گزینه ها در روش پیشنهادی از جامعیت بیشتری نسبت به روش مذکور برخوردار است، سپس ارزیابی ابعاد کیفیت خدمات سناریوهای حمل و نقل عمومی شهرکرد به عنوان مثال کاربردی واقعی ارائه شد و رتبه فازی گزینه ها تعیین شد.

    کلیدواژگان: رتبه فازی، تصمیم گیری چند شاخصه چند دوره ای، مجموعه های فازی نوع-2
  • بررسی مدل احتمالی چندهدفه برای مساله زنجیره تامین حلقه بسته پایدار با در نظرگرفتن مسیریابی وسایل نقلیه با استفاده از الگوریتم های نوین و ترکیبی فراابتکاری
    آنیتا عبدی، مصطفی حاجی آقایی کشتلی* صفحه 4

    اخیرا نگرانی ها در خصوص اثرات زیست محیطی و اجتماعی در فعالیت های تجاری افزایش یافته است. در حالی که بیشتر مقالات در زمینه ی طراحی شبکه زنجیره تامین به عملکرد اقتصادی تمرکز دارند، اخیرا برخی مطالعات ابعاد زیست محیطی و اجتماعی را نیز مورد توجه قرار گرفته است. با این حال هنوز هم شکاف هایی در مدل سازی اثرات اجتماعی بهمراه اثرات زیست محیطی و هم چنین اقتصادی احساس می شود. در این مطالعه یک مدل احتمالی چند هدفه برای طراحی شبکه لجستیک حلقه بسته پایدار تحت عدم قطعیت ارائه می شود. اهداف این مدل کاهش هزینه، افزایش اثرات اجتماعی و کاهش اثرات زیست محیطی می باشد. سپس مدل نه تنها با استفاده از الگوریتم های فرابتکاری مشهور نظیر الگوریتم ژنتیک و تبرید شبیه سازی شده حل می شود بلکه الگوریتم جدید بهینه سازی نهنگ همراه با روش بهبود یافته ی ترکیبی آن نیز برای حل استفاده شده است. با بررسی آزمایشات مختلف و مسائل طراحی شده، کارایی الگوریتم ها با هم مقایسه شده اند. نتایج نشان از اثربخشی الگوریتم جدید ترکیبی بهینه سازی نهنگ می دهد.

    کلیدواژگان: زنجیره تامین حلقه بسته، مدل احتمالی، الگوریتم بهینه سازی نهنگ، روش های ترکیبی فرا ابتکاری
  • بررسی مقایسه ای تاثیر میراگرهای اصطکاکی-دورانی، ویسکوالاستیک، TADAS بر پاسخ لرزه ای سازه ها
    منصور قلعه نوی*، آرش کریمی پور، جمشید آزاد درمیان صفحه 5

    با توجه به اهمیت کنترل رفتار سازه ها در برابر بارهای جانبی نظیر زلزله، استفاده از میراگرها در سازه ها به منظور کنترل و بهبود پاسخ های سازه ای رو به گسترش است. در این بررسی تاثیر میراگرهای اصطکاکی دورانی، ویسکوز و TADAS بر رفتار و پاسخ های سازه ی قاب خمشی فولادی هشت طبقه با کاربری مسکونی واقع در مشهد مورد بررسی قرار گرفت. این سازه ها در دو حالت مجهز به میراگر و بدون میراگر با هم مقایسه شدند. جهت اعمال نیروی زلزله از هفت تاریخچه ی زلزله استفاده شد. تاریخچه ی زلزله های مورد استفاده به کمک روش مجذور مجموع مربعات بدست آمد و با طیف خاک نوع سه همپایه شد. سپس هر یک از سازه ها تحت تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی در نرم افزار SAP2000 مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. در این بررسی تغییر مکان طبقات، برش پایه و منحنی هیسترزیس هر طبقه به منظور تعیین تاثیر میراگرها بر رفتار سازه های مورد نظر ارزیابی شد. نتایج بدست آمده از بررسی ها نشان می دهد که در بررسی سازه مجهز به میراگر، مشخصات میراگرها باید بر اساس رفتار هر طبقه تنظیم شود و تنظیم میراگر با توجه به رفتار کلی سازه نامناسب است.

    کلیدواژگان: میراگر اصطکاکی دورانی، میراگر ویسکوز، میراگر TADAS، تحلیل غیر خطی، منحنی هیسترزیس
  • تحلیل عددی اثر تغییرات شتاب گرانشی بر نشست ذرات معلق در مسیرهای هوایی نای-برونشی انسان: شبیه سازی محاسباتی سه بعدی
    یوسف بیناباجی، بهمن وحیدی* صفحه 6

    در جهت پیش بینی ایجاد برخی بیماری های تنفسی و آثار آنها در مجاری و یا پیش بینی دوز و اثر داروهای تنفسی جهت کنترل یا درمان این بیماری ها، بحث رسوب آئروسل های دارویی و ذرات بیماری زا مطرح می شود. از جمله عوامل موثر بر رسوب ذرات در مجاری تنفسی می توان به الگوی تنفس و جریان در مجاری، اندازه و چگالی ذرات، هندسه مجاری و نیروی گرانش وارد بر این ذرات اشاره کرد. در این مطالعه، به بررسی اصلاح و تغییر الگوی جریان در مجاری تنفسی با اعمال شروط مرزی متفاوت در خروجی و تاثیر این الگوهای مختلف جریان بر روی رسوب ذرات آهن پرداخته شد. با حفظ برخی از این الگوها، به طور همزمان تاثیر جهت اعمال و مقدار نیروی گرانش (از شرایط گرانش ناچیز تا حالت معمول روی سطح زمین) بر این ذرات، بررسی شد. از دو سرعت ورودی جریان 2 و 4 متر بر ثانیه به منظور تغییر در ماهیت جریان سیال از آرام به آشفته استفاده شد و دو اندازه ذره 4 و 8 میکرونی برای ذرات آهن فرض شد. نتایج، افزایش رسوب ذرات با افزایش مقدار نیروی گرانش و تاثیر تغییر جهت این نیرو از حالت هم راستا با جریان ورودی (جهت X) به حالت عمود بر جریان ورودی (جهت Y) را به عنوان عامل موثر در تشدید این افزایش نشان داد. الگوی جریان اصلاح شده در مجاری که عاری از جریان های بازگشتی و جریان های ثانویه می باشد، مقادیر این رسوب را کاهش داد و عکس این نتیجه را با افزایش اندازه ذرات آهن به همراه داشت.

    کلیدواژگان: سیالات زیستی، آئروسل، دینامیک سیالات محاسباتی، مسیرهای هوایی نای-برونشی
  • محاسبه سفتی معادل در یک یاتاقان ژورنال به روش تحلیلی برای مدلسازی ارتعاشی
    عباس رهی*، تینا حداد صفحه 7

    بیشتر تجهیزاتی که در صنایع مورد استفاده قرار می گیرند دارای محورهای دوار هستند. در طراحی محورهای دوار پیش بینی ارتعاشات سیستم به منظور کاهش و جلوگیری از ارتعاش آن از اهمیت بسیاری برخوردار است. یکی از المانهای مهم که تاثیر زیادی در نتایج حاصل از شبیه سازی ارتعاشی محورهای دوار دارد، نحوه مدلسازی یاتاقان های آن است. در این میان یاتاقان های ژورنال نیز در صنعت دارای اهمیت و کاربرد فراوانی هستند. در این مقاله ابتدا با استفاده از تئوری هیدرودینامیک رینولدز، معادله فشار فیلم روانکار در هر موقعیت زاویه ای از یاتاقان محاسبه می شود. سپس با استفاده از تعریف سفتی و رابطه آن با نیرو و فشار، مقدار سفتی معادل فیلم روانکار در یاتاقان ژورنال بر حسب تابعی پیوسته از موقعیت زاویه ای یاتاقان، به روش تحلیلی استخراج می شود. در نهایت با حل معادلات حاکم، سفتی معادل برای یک نمونه یاتاقان ژورنال محاسبه می شود. همچنین سفتی محاسبه شده اعتبار سنجی شده و عوامل خطا روی آن مورد بررسی قرار می گیرد. روابط تحلیلی استخراج شده می تواند کمک مناسبی به طراح یاتاقان های ژورنال در خصوص درک چگونگی رفتار تغییر مقدار سفتی یاتاقان با توجه به مقدار تغییرات پارامترهای اصلی سیستم ارایه نماید. نتایج نشان می دهد که مقدار سفتی بر واحد طول محیطی یاتاقان ژورنال با مقدار ویسکوزیته روانکار، سرعت زوایه ای، طول و توان دوم شعاع یاتاقان رابطه مستقیم و با توان سوم لقی شعاعی یاتاقان ژورنال رابطه معکوس دارد.

    کلیدواژگان: محورهای دوار، یاتاقان ژورنال، سفتی معادل، تئوری هیدرودینامیک رینولدز، مدلسازی ارتعاشی
  • یک روش جدید انتخاب ورودی بر اساس دسته بندی نیمه نظارتی برای تخمین سری های زمانی
    راضیه محمدی*، فرشید کی نیا صفحه 8

    در این تحقیق 12 رویکرد در ایجاد یک طبقه بندی کننده بهینه مبتنی بر ماشین بردار پشتیبان (SVM) و شبکه های عصبی (MLP و RBF) بر مبنای الگوریتم ژنتیک (GA)، فاخته (Cuckoo) و ازدحام ذرات (PSO) ارائه گردید. در این راستا سعی شده سیستمی طراحی شود که منجر به کاهش هزینه در جمع آوری داده ها شود. به این منظور در تحقیق حاضر از سه مجموعه داده با قابلیت سری زمانی از دادهای استاندارد UCI، استفاده گردید. نتایج حاصل از رویکردهای استفاده شده در این تحقیق بیانگر عملکرد خوب تمامی الگوریتم های استفاده شده دارد. با این حال، توانایی و عملکرد هر کدام از رویکردها با توجه به نوع و ماهیت داده ها متفاوت می باشد. همین امر باعث شده است که گاها رویکرد شبکه عصبی MLP و الگوریتم GA یا Cuckoo نتایج بهتری داشته باشد و در برخی موارد نیز رویکرد ماشین بردار پشتیبان با الگوریتم PSO نتایج بهتری داشته است. با توجه به نتایج حاصل می توان گفت که استفاده از انتخاب ویژگی بر اساس دسته-بندی نیمه نظارتی باعث کاهش خطای سیستم، افزایش دقت و افزایش سرعت تخمین سری های زمانی می گردد. از این رو با استفاده از طبقه بندی کننده ی کارا و قدرتمند شبکه عصبی MLP و ماشین بردار پشتیبان در کنار الگوریتم بهینه سازی و فرا ابتکاری، می توان یک سیستم طبقه بندی ترکیبی بهینه برای تخمین سری های زمانی طراحی نمود.

    کلیدواژگان: انتخاب ویژگی، یادگیری ماشین، الگوریتم فرا ابتکاری، سری زمانی
  • بهینه سازی ساختارمیکروفن خازنی جدید با دیافراگم قورباغه ای جهت افزایش حساسیت و کاهش ولتاژ تغذیه
    بهرام عزیزالله گنجی*، صدیقه بابایی صداقت صفحه 9

    در این مقاله هندسه و ابعاد یک میکروفن خازنی جدید قورباغه ای شکل با استفاده از الگوریتم تجمع ذرات (PSO) برای کاهش ولتاژ تغدیه و افزایش حساسیت بهینه سازی شده است. الگوریتم تجمع ذرات روش بهینه سازی تصادفی مبتنی بر جمعیت است که از رفتار اجتماعی پرندگان الهام گرفته است که برای حل فضاهای طراحی پیچیده و چندجانبه مورد استفاده قرار می گیرد. روش پیشنهادی در این مقاله می تواند با بسیاری از طراحی های قطعات ماشینکاری میکرونی دیگر سازگار باشد.این رویکرد نشان دهنده بهبودهایی نسبت به طرح های قبلی است که از شیوه طراحی معمول (روش های تقریبی مبتنی بر سعی و خطا) ساخته می شدند. باتوجه به این که عملکرد میکروفن از جهات مختلف مورد مطالعه قرارمی گیرد و پارامترهای طراحی مختلف در مصالحه با یکدیگرند، تعریف تابع هدفی چندمنظوره بسیار مهم است. در این کار، ما تابع هدف را به گونه ای تعریف کرده ایم که هر سه فاکتور فرکانس تشدید، ولتاژ کشش و حساسیت مکانیکی به طور همزمان در نظرگرفته شوند. نتایج نشان می دهد که میکروفن طراحی شده از عملکرد مطلوبی برخوردار است. درواقع تنها با انتخاب ابعاد بهینه برای طول و عرض بازوها، حساسیت مکانیکی ساختار حدود 4 برابر و حساسیت مدارباز به 2 برابرنسبت به طرحهای پیشین افزایش یافته است و مقدار ولتاژ کشش نیزتقریبا به نصف کاهش یافته است.

    کلیدواژگان: میکروفن خازنی قورباغه-ای، تکنولوژی ماشین کاری-میکرونی، ثابت فنر، الگوریتم بهینه سازتجمع ذرات
  • مدل سازی رسانندگی حرارتی نانوسیال های حاوی نانولوله های کربنی بر پایه اتیلن گلیکول با استفاده از شبکه عصبی پرسپترون چند لایه ای
    آمنه آهنگرپور*، منصور فربد صفحه 10

    در تحقیق قبلی انجام شده]1[، نانوسیال ها با استفاده از نانولوله های کربنی اولیه و نانولوله های کربنی عامل دار با زمان های رفلاکس یک، دو و چهار ساعت و غلظت های 1/0، 25/0 و 5/0 درصد حجمی تهیه و رسانندگی حرارتی آن ها در دماهای 20، 30، 40 و 50 درجه ی سانتی گراد اندازه گیری شد. به دلیل پرهزینه و زمان بر بودن کارهای تجربی، معمولا امکان بررسی گسترده آن ها وجود ندارد. یکی از بهترین روش ها برای بررسی کم هزینه و گسترده ی کارهای تجربی، استفاده از روش های مدل سازی است. از جمله این روش ها، روش شبکه های عصبی مصنوعی است که از مدل های اولیه ی فرآیندهای حسی مغز الهام می گیرد. با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی می توان آزمایشگاهی مجازی طراحی و نتایج را برای شرایط مشابه که به صورت تجربی اندازه گیری نشده اند، پیش بینی نمود. در این تحقیق، جهت طراحی آزمایشگاه مجازی و مدل سازی داده های تجربی شامل نتایج اندازه گیری رسانندگی حرارتی نانوسیال های حاوی نانولوله های کربنی بر پایه اتیلن گلیکول از شبکه عصبی پرسپترون چند لایه ای(MLP) استفاده گردید. جهت رسیدن به حداقل خطا، شبکه های عصبی با تعداد لایه های مخفی متفاوت (1، 2 و 3 لایه) و تعداد نرون های متفاوت در هر لایه (2، 3، 4، 5، 6، 10 و 15 نرون) مورد برررسی قرار گرفتند. کمترین درصد خطا که 5/6 % بود برای شبکه عصبی شامل دو لایه مخفی که لایه اول دارای 3 نرون و لایه دوم دارای 2 نرون بود، بدست آمد. سپس از این شبکه جهت پیش بینی نتایج در شرایط نزدیک به شرایط آزمایش، استفاده شد و مشاهده گردید که نتایج پیش بینی شده با نتایج تجربی بدست آمده، سازگاری دارند.

    کلیدواژگان: نانولوله های کربنی، نانوسیال ها، رسانندگی حرارتی، پرسپترون چند لایه ای
  • مدلسازی جامع سیستم زمین جهت تحلیل رفتار گذرای آن در مقابل ضربات صاعقه
    جلیل غیورصفار، رضا شریعتی نسب* صفحه 11

    در هنگام تخلیه ی صاعقه، رفتار گذرای سیستم زمین تحت تاثیر رفتار غیرخطی وابسته به زمان ناشی از یونیزاسیون و اثرات وابسته به فرکانس پارامترهای الکتریکی خاک ناشی از طیف فرکانسی بالای جریان صاعقه می-باشد. در این مقاله، برای مدل سازی سیستم زمین، از یک روش جدید مبتنی بر ترکیب روش ممان (MOM) و روش تعادل هارمونیکی (HBM) استفاده شده است. بطوریکه جهت افزایش دقت، پدیده یونیزاسیون خاک در حوزه زمان و وابستگی فرکانسی پارامترهای الکتریکی خاک درحوزه فرکانس، به صورت همزمان در مدلسازی لحاظ شده است. در روش پیشنهادی ابتدا با تحلیل سیستم زمین با استفاده از حل معادلات انتگرالی به روش ممان، بدون درنظر گرفتن یونیزاسیون خاک و با لحاظ کردن وابستگی فرکانسی پارامترهای الکتریکی خاک، مدار معادلی از نوع نورتن در حوزه فرکانس استخراج می شود. سپس، با لحاظ نمودن بار غیرخطی ناشی از یونیزاسیون خاک به مدار معادل نورتن منتجه، سیستم زمین به مدار معادل نورتن غیرخطی تبدیل می شود. جهت تحلیل مدار معادل غیرخطی استخراجی، از روش تعادل هارمونیکی (HBM) استفاده می گردد. برای بررسی عملکرد مدل پیشنهادی، نتایج حاصل از مدلسازی سیستم زمین به روش پیشنهادی با داده های حاصل از اندازه گیری عملی مقایسه و صحت سنجی شده است که نتایج حاصله، کارایی و دقت بالای روش پیشنهادی را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: سیستم زمین، تحلیل گذرا، روش ممان، هارمونیک بالانس، یونیزاسیون خاک
  • مدل‎سازی مصرف انرژی در فرآیندهای تولید واحدهای صنعتی بر مبنای روش تقریب خطی تکه ای با هدف اجرای برنامه های پاسخ‎گویی بار و مشارکت در بازار انرژی و خدمات جانبی
    نیلوفر گرامی، احمد قاسمی* صفحه 12

    در این مقاله، یک مدل‎سازی دقیق از مصرف انرژی در فرآیند‎های تولید واحد‎های صنعتی آلومینیوم و سیمان مطابق روش تقریب خطی تکه‎ای (LPWA) ارائه شده است. سپس مدل ارائه شده در برنامه‎ریزی مدیریت انرژی روز بعد یک ریزشبکه شامل این واحد‎های صنعتی به کار گرفته شده است. به منظور افزایش بهره‎وری واحد‎های صنعتی مذکور، برنامه‎های پاسخ‎گویی بار اجرا شده و بنابراین این واحد‎ها قادر به مشارکت در بازار انرژی و خدمات جانبی می‎باشند. برنامه‎ریزی مدیریت انرژی پیشنهادی در این مقاله ضمن در نظرگرفتن مدل دقیق و کلیه‎ی قیود مربوط به واحد‎های صنعتی و ریزشبکه، به بیشینه‏سازی سود ریزشبکه و این واحد‎ها می‎پردازد. کارایی مدل و برنامه‎ریزی پیشنهادی از طریق انجام دو نمونه‎ مطالعاتی، با و بدون اجرای برنامه‎های پاسخ‎گویی بار ارزیابی شده است. علاوه بر این، تاثیر تغییر سود حاصل از فروش محصول هر واحد صنعتی و قیمت‎های فروش انرژی ریزشبکه به بازار برق بر سود نهایی واحدها و ریزشبکه با استفاده از تحلیل حساسیت بررسی شده است. نتایج ضمن تایید اعتبار مدل پیشنهادی نشان می دهند که اجرای برنامه های پاسخ گویی بار و مشارکت واحدهای صنعتی در بازار انرژی و خدمات جانبی میتواند ضمن اصلاح منحنی تقاضا، سود ریزشبکه و واحدها را افزایش دهد.

    کلیدواژگان: بار صنعتی، ریز‎شبکه صنعتی، مدیریت انرژی، پاسخ‎گویی بار، بازار انرژی و خدمات جانبی
  • مدل سازی رفتار بازنشر کاربران در اجتماعات برخط با استفاده از تیمی از اتوماتاهای یادگیر
    امیدرضا بلوکی اسپیلی*، احمد کاردان صفحه 13

    امروزه اجتماعات برخط، در گردش اطلاعات نظیر اخبار، محتوای آموزشی، مطالب سرگرم کننده و غیره نقش مهمی دارند. میلیون ها کاربر به صورت روزانه پست های مختلف را در این محیط، ایجاد می نمایند. کاربران در صورت تمایل، برخی از پست را بازنشر می کنند. بازنشر یک پست در انتقال اطلاعات بین کاربران تاثیر اساسی دارد. با توجه به تعداد زیاد پست ها، کاربران در این گونه اجتماعات با مشکل گرانباری اطلاعات مواجه هستند. این مسئله موجب کاهش بازنشر پست ها و اختلال در انتقال اطلاعات در اجتماعات برخط شده است. در این مقاله، رفتار بازنشر کاربران در مواجهه با پست های مختلف، مدل سازی شده است. برای این کار در ابتدا عوامل موثر در رفتار بازنشر کاربران شناسایی شده است و سپس با استفاده از یک روش یادگیری تقویتی، رفتار کاربران در مواجهه با یک پست پیش بینی شده است. این روش یادگیری تقویتی به صورت یک بازی برای تیمی از اتوماتاهای یادگیر تصادفی طراحی شده است. برای ارزیابی، از سه مجموعه داده نسبتا بزرگ استفاده شده است. بر اساس نتایج بدست آمده، اتوماتاهای یادگیر تصادفی با توجه به ویژگی های محیط و قدرت یادگیری برخط، قابلیت اجرایی بسیار خوبی داشته است.

    کلیدواژگان: اجتماعات برخط، تیمی از اتوماتای یادگیر، مدل سازی رفتار کاربر، بازی با سود مشترک
  • بهبود عملکرد ترانزیستور اثر میدانی نانولوله کربنی تونل زنی در حضور ناهمپوشانی
    علی نادری*، مریم قدرتی صفحه 14

    یکی از موارد مهم در فرآیند ساخت افزاره ها در مقیاس نانومتر، آندرلپ بین ناحیه گیت و نواحی درین- سورس است. در این مقاله برای اولین بار اثر آندرلپ بین ناحیه گیت و نواحی درین- سورس برای ترانزیستور اثر میدانی نانولوله کربنی تونل زنی بررسی شده است. برای مطالعه و شبیه سازی مشخصات الکتریکی افزاره از حل خودسازگار معادله های پواسون- شرودینگر و روش تابع گرین غیرتعادلی استفاده شده است. عملکرد افزاره برحسب جریان حالت روشن، جریان حالت خاموش، نسبت جریان، نوسان زیر آستانه، زمان تاخیر وحاصل ضرب توان در تاخیر ارزیابی شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که اثر آندرلپ بعضی مشخصه های افزاره را بهبود می بخشد و روی برخی مشخصه ها همانند جریان اشباع اثر نامطلوب دارد. بررسی های انجام شده نشان می دهد که آندرلپ جریان حالت خاموش را به طور قابل توجهی کاهش می دهد و در نتیجه موجب کاهش تونل زنی باند به باند و رفتار آمبای پلار افزاره می گردد. هم چنین وجود آندرلپ باعث بهبود پارامتر حاصل ضرب توان در تاخیر در مقایسه با ساختار پایه می شود. اگرچه آندرلپ عمدتا بصورت ناخواسته در فرآیند ساخت ایجاد می شود اما با ایجاد تعمدی آن نیز می توان از مزایای مذکور استفاده نمود. لذا سازنده می تواند با ایجاد آندرلپ و انتخاب بهینه طول آن، عملکرد افزاره را در برخی پارامترهای مهم به طور قابل ملاحظه ای بهبود دهد.

    کلیدواژگان: جریان نشتی، حاصل ضرب توان در تاخیر، ترانزیستور اثرمیدانی نانولوله کربنی تونل زنی، روش تابع گرین غیرتعادلی
  • بهینه سازی حفاری تونل های بزرگ مقطع بر مبنای ارزیابی عددی
    فرشاد نژادشاه محمد* صفحه 15

    گسترش استفاده از تونل ها بعنوان بخشی مهم از راهکار فرایند جابجایی سبب توسعه و افزایش ابعاد چنین سازه هایی می شود. در زمینه بهینه سازی الگوی حفاری تونل ها، سوال اساسی نحوه بخش بندی سطح مقطع تونل از لحاظ تعداد بخش ها و ابعاد آنها درحین حفاری است. در این مقاله با استفاده از شبیه سازی پیکره تونل های بزرگ مقطع به ارزیابی و بهینه سازی بخش بندی این تونل ها با هدف حداقل سازی جابجایی های گسترده در سطح زمین وکاهش گسترش کرنش های برشی پرداخته می شود. بنابراین مطالعاتی بر مبنای تجزیه وتحلیل روش المان مجزا با استفاده از83 مدل شبیه سازی شده انجام شده است. متغییری که در این تحقیق مورد تحلیل قرار می گیرد، نسبت ارتفاع بخش پیشرو به ارتفاع پله درشیوه حفاری دو مرحله ای است، از دو تونل دوقلو با شکل های D و دایروی با متوسط قطرm7/13 که در فاصله 33 متری از همدیگر قرار دارند بعنوان مورد مطالعاتی استفاده شده است. با مدلسازی های مختلف مقادیرجابجایی در طاق تونل و سطح زمین وگسترش تنش ها اندازه گیری شده است تا به ارتفاع بهینه حفاری رسید. نتایج این تحقیق نشان می دهد که در هر دو تونل با افزایش ارتفاع بخش پیشرو میزان جابجایی ها افزایش می یابد. نکته اساسی این تحقیق آن است که در تونل دایروی ارتفاع بهینه حفاری در بخش پیشرو 45٪ از قطر تونل دایروی بوده و در تونل D این ارتفاع به 55٪ میرسد. در این ارتفاع روند افزایشی جابجایی ها به هم خورده و کاهشی می گردد.

    کلیدواژگان: ارتفاع بخش پیشرو، المان مجزا، جابجایی سطح زمین و طاق، کرنش برشی
  • بررسی رفتار سد خاکی چهچهه با استفاده از نتایج رفتارسنجی و تحلیل برگشتی
    سهیل قره*، فاطمه اخلاقی، رضا نوروززاده صفحه 16

    بررسی رفتار سدهای خاکی در حین دوران ساخت، پایان ساخت و همچنین اولین دوره آبگیری به عنوان یکی از بحرانی ترین زمان ها در طول عمر سد، به دلیل تنش های ایجاد شده و فشار آب منفذی در هسته با توجه به وضعیت تراز آب در این دوره از اهمیت ویژه ای برخوردار است. به همین منظور در این تحقیق رفتار سد خاکی چهچهه با استفاده از نتایج رفتارسنجی و تحلیل برگشتی به کمک نرم افزار المان محدود GeoStudio مورد مطالعه قرار گرفته است. این سد با ارتفاع حداکثر 47 متر از بستر طبیعی رودخانه از نوع سدهای خاکی با هسته رسی می باشد که در حوزه آبریز شهرستان کلات و 95 کیلومتری شمال شرقی شهر مشهد بر روی رودخانه چهچهه احداث شده است. در راستای این تحقیق به منظور تدقیق پارامترهای در نظر گرفته شده در پروسه طراحی سد و ساخت مدل عددی منطبق بر شرایط واقعی احداث سد، با استفاده از نتایج رفتارسنجی مدل سازی های عددی و تحلیل برگشتی انجام و امکان پیش بینی رفتار سد مهیا گردید. از مقایسه نتایج بدست آمده از مدل سازی های عددی با مقادیر اندازه گیری شده توسط ابزارهای دقیق نصب شده، هم خوانی مناسبی ملاحظه می گردد به طوری که میزان نشست بدست آمده در هسته رسی با استفاده از نتایج رفتارسنجی 65 سانتی متر و مدل عددی 66 سانتی متر را نشان می دهد. همچنین حداکثر تنش قرائت شده در تراز 530 متری در هسته رسی برابر 820 کیلوپاسکال است که بر اساس مدل عددی در همین تراز 950 کیلوپاسکال بدست آمده است و در تمامی موارد مقادیر بدست آمده از مدل-سازی های عددی در جهت اطمینان می باشد.

    کلیدواژگان: سد چهچهه، مدلسازی عددی، رفتارسنجی، ابزار دقیق، آنالیز برگشتی
  • بررسی شاخص نرخ مخاطره بر مبنای متغیرهای کمکی مشهود و نامشهود مطالعه موردی معدن جاجرم بوکسیت
    رضا برآبادی، محمد عطایی، رضا خالوکاکایی، علی نوری قراحسنلو* صفحه 17

    در صنعت معدنکاری با محیط خشن که بخش های مختلف وظیفه کنترل سیستم را عهده دار می باشند. اطلاعات خرابی ها از بخش های مختلف، در قالب های گوناگون با زمان های مختلف و شرایط عملیاتی متفاوت جمع آوری می شوند. این مسائل ناهمگونی در اطلاعات گردآوری شده و بانک داده را به دنبال خواهد داشت. بخشی از ناهمگنی به کمک همین متغیر کمکی مشهود از محاسبات حذف می شوند ولی مشکل از جایی نشات می یابد که واردکردن تمامی شرایط محیطی امکان پذیر نیست. این دسته از عوامل محیطی که منجر به ناهمگنی در داده ها می شوند به عنوان متغیر کمکی نامشهود دسته بندی می شوند. به همین منظور در این مقاله رویکردی منسجم برای تحلیل عملکرد سیستم بر اساس شاخص قابلیت اطمینان با تاثیر شرایط محیطی پیشنهاد شد. شرایط محیطی در دودسته مشهود که دربرگیرنده عواملی نظیر وضعیت جاده، آب وهوا، نوع سنگ،... بوده و نامشهود که دربرگیرنده ناهمگنی است، در نظر گرفته شده است. رویکرد پیشنهادی با داده هایی از ناوگان باربری معدن بوکسیت جاجرم متشکل از 5 کامیون مورد ارزیابی قرار گرفت. داده های موردنیاز از بانک داده 15 ماهه از منابع مختلف چون گزارش های روزانه، تعمیرگاه، گزارش های هواشناسی، ملاقات و مشاهده های مستقیم و مرتب شده بر اساس تاریخ وقوع در غالب زمان بین خرابی ها و متغیر کمکی استخراج گردید. متغیرهای کمکی بر اساس الگوریتم ارائه شده و نتایج حاصله از آزمون های تناسب و همگنی مدل نرخ مخاطرات متناسب ترکیبی برای تجزیه وتحلیل داده های خرابی مورداستفاده قرار گرفت. نتایج به دست آمده بیانگر تاثیر متغیرهای کمکی نوبت کاری، تعداد سرویس ها، نوع خردایش و شیب جاده بر روی قابلیت اطمینان کامیون ها است.

    کلیدواژگان: معدنکاری، قابلیت اطمینان، فاکتور ریسک نامشهود، مدل نرخ مخاطرات متناسب ترکیبی
  • ارزیابی میزان تولید گازهای آلاینده و گلخانه ای با استفاده از مخلوط بنزین-اتانول در موتورهای بنزینی
    فاطمه بهادری*، احسان خورشیدی صفحه 18

    اتانول یک سوخت تجدیدپذیر و جایگزین است که می تواند به عنوان سوخت ترکیبی با دیگر سوختها بکار رود و راندمان احتراق و ترکیبات گازهای خروجی را بهبود ببخشد. در این مقاله، اشتعال در موتور خودرو با استفاده از مقادیر مختلف مخلوط بنزین - اتانول مورد مطالعه قرار گرفت و نتایج احتراق بنزین خالص و سوختهای ترکیبی از نظر تولید گازهای گلخانه ای نظیر کربن دی اکسید و آلاینده هایی نظیر کربن منوکسید، اکسیدهای نیتروژن و گوگرد مورد بررسی قرار گرفت. نتایج شبیه سازی نشان داد که مخلوط اتانول - بنزین بهبود قابل توجهی در کاهش انتشار گازهای آلاینده اگزوز حاوی کربن دی اکسید و اکسیدهای گوگرد دارد. در این میان بالاترین درصد کاهش انتشار گازهای آلاینده و گلخانه ای مربوط به 90 درصد حجمی بنزین و 10 درصد حجمی اتانول می باشد که این مقدار کاهش در دور موتورهای مختلف، متفاوت می باشد. با افزایش دور موتور، میزان کربن دی اکسید تولیدی با توجه به افزایش مصرف سوخت افزایش می یابد؛ با این وجود، میزان انتشار کربن مونوکسید با افزایش دور موتور در ابتدا افزایش یافته ولی از دور موتور rpm 3000 به بعد این مقادیر در اثر افزایش دمای موتور کاهش می یابد. بنابراین؛ مخلوط سوخت بنزین - اتانول می تواند به عنوان مقدمه ای برای جایگزینی سوخت فسیلی در موتورهای بنزینی مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: مدلسازی، بنزین، اتانول، آلاینده ها، گازهای گلخانه ای
  • توسعه مدل تئوری بازی های پویا به منظور تحلیل رقابت در ساختار بازارهای انحصاری چندجانبه در استراتژی بازخورد
    مرجان رئوفی نیا، وحید برادران*، رضا شهرجردی صفحه 19

    در سراسر جهان، اکثر صنایع و بنگاه های اقتصادی شاهد تغییرات ساختاری اساسی بوده-اند و بسوی کاهش مقررات و نهایتا خصوصی سازی رفته اند. توسعه خصوصی سازی منجر به رقابتی شدن کسب و کارها در هر کشوری شده است. تغییرات و نوآوری های سریع دنیای رقابت، باعث افزایش رقابت پویا در ساختارهای مختلف بازار از جمله بازارهای انحصاری با تعداد محدودی عرضه کننده و تعداد زیادی مشتری (بازارهای انحصاری چندجانبه) شده است. عرضه کنندگان کالا و خدمات در این بازارها با توجه به رفتار رقبا در پی اتخاذ تصمیم در مورد میزان عرضه محصولات، میزان تبلیغات، قیمت محصولات و غیره به منظور کسب منفعت حداکثری خود هستند. در این مقاله از تئوری بازی پویا برای تحلیل بازارهای رقابتی چندجانبه که شبیه ترین ساختار بازار به دنیای واقعی رقابت است و کمک به تعیین مقدار بهینه این متغیرهای تصمیم استفاده شده است. متغیرهایی مانند چسبندگی قیمت، تبلیغات و کالاهای جایگزین به عنوان مهمترین عوامل موثر بر رقابت در بازار با استفاده از منابع نظری شناسایی شده اند. مدلی ریاضی مبتنی تعادل نش تحت بازی های همزمان جهت تعیین مقدار بهینه این متغیرها ارائه شده است. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد در ساختارهای بازخورد با افزایش قیمت چسبنده مقادیر بهینه عرضه و تبلیغات روند صعودی دارند. اما با افزایش درجه جایگزینی محصول یا خدمت در بازار مقدار بهینه عرضه و تبلیغات روند کاهشی دارد همچنین کاهش بازده تبلیغاتی، بار مالی فعالیت های تبلیغاتی را به همراه دارد که منظور ایجاد سطح تعادل در بازار رقابت می بایست مقدار بهینه عرضه و تبلیغات روندی کاهشی داشته باشد

    کلیدواژگان: نظریه بازیها، رقابت، تعادل نش، راهبرد بازخورد
|
  • Heat transfer enhancement in micro heat exchangers using genetic algorithm based multi-objective optimization
    Reza Beigzadeh * Page 1

    In this study, the optimization of heat transfer in serpentine micro heat exchangers using the genetic algorithm based multi-objective optimization was investigated. The effects of geometric parameters of the serpentine microchannels including curvature radius and straight length between the bends on friction factor (f) and Nusselt number (Nu) were investigated experimentally. As was expected, increasing the heat transfer rate and pressure drop occurs simultaneously, which leads to the more energy required for pumping. Hence, both phenomena should be considered at the same time. The constants of two empirical equations for estimating Nusselt number and friction factor were obtained by the genetic algorithm searching method. The mean relative error of 7.49% and 9.76% were calculated for Nu and f correlation, respectively. These empirical equations were employed in two objective functions for genetic algorithm based multi-objective optimization. The optimum geometrical parameters of the investigated serpentine microchannels which lead to a trade-off between heat transfer and pressure drop were presented.

    Keywords: Heat transfer, Genetic algorithm, Optimization, Micro heat exchanger, Curved microtube, Pareto set
  • Investigation of effective parameters on hydrodynamics of rotating packed bed using computational fluid dynamics
    Ali Reza Miroliaei *, Shamsedin Ghourejili Page 2

    Rotating Packed Beds (RPBs) are used in many processes of chemical engineering, such as distillation, absorption, production of nanoparticles, natural gas sweetening, and etc. The fluid flow analysis in this equipment is necessary to obtain the hydrodynamic information and investigation of transport phenomena. In this paper, 3D simulation of single phase and two phase flows are carried out using Computational Fluid Dynamics (CFD). The effect of some parameters such as rotational speed, gas and liquid flow rates, number of rotor holes, fixed and moving baffle are investigated on the pressure drop. The single phase flow analysis showed that the tangential velocity has the most effect on the velocity magnitude comparison with the radial and axial velocities. The simulation results showed that dry and wet pressure drop increase with increasing gas flow rate as the average errors between experimental data and simulation results with and without baffle are 5.3% and 3.6%, respectively. It was also known that increasing liquid flow rate has negligible effect on the pressure drop. It was seen that wet pressure drop increases with increasing both rotational speed and rotor holes. The moving baffle insertion into the bed was caused that wet pressure drop decreases 14%.

    Keywords: Pressure drop, Flow analysis, Fixed, moving baffle, Rotating packed bed, Computational fluid dynamics
  • A Proposed Method for Fuzzy Ranking in Multi-Attribute Decision-Making in Type-2 Fuzzy Environments
    Ali Dehghani Filabadi *, Gholamreza Hesamian Page 3

    In many decision-making issues, fuzzy sets are used to deal with ambiguities in linguistic data, However, this data is be defuzzified to make comparisons between the attributes and determine alternatives rating, during the problem solving process, defuzzification will cause a large part of the problem information to be eliminated. The aim of this paper is to propose a multi- period multi- attribute decision-making method in which the rating of alternatives is determined in a fuzzy form, in this method, to cover more ambiguity in the words, Fuzzy Type-2 sets have used and for integrating type-2 fuzzy data in time periods, a new integrator operator is defined. To confirm the efficiency of the proposed method, first, an applied example presented by previous studies was analyzed using the proposed method, the results showed that the ranking of alternatives in the proposed method is more comprehensive than the mentioned method, Then, the evaluation of the dimensions of service quality of Shahrekurd's public transportation scenarios was presented as a real example application and The fuzzy rating of the alternatives was determined.

    Keywords: Fuzzy Ranking, Multi Period Multi Attribute Decision Making, Type-2 Fuzzy sets
  • Multi-Objective Closed-loop Supply Chain Considering Vehicles and Solving by New Approaches in Metaheuristics
    Anita Abdi, Mostafa Hajiaghaei Keshteli * Page 4

    Recently, concerns have been raised about the environmental and social impacts of commercial activities. Also, most papers on the design of the supply chain network, focus on economic performance. Recently, some studies have considered environmental and social dimensions. There are still some gaps in modelling social impacts along with environmental and economic impacts. In this study, a multi-objective probabilistic model for designing a sustainable closed-loop logistics network is presented under uncertainty. The goals of this model consist of cost reduction, increasing social impact and decreasing environmental impacts. Then the model was solved not only using well-known Metaheuristic algorithms including genetic algorithm and Simulated Annealing (SA) algorithm, but also new whale optimization algorithm along with its improved combination method was used. Performance of algorithms was compared through examining different experiments and designed test problems. They compared in different situations and some important criteria. The results show the superiority of the whale optimization algorithm.

    Keywords: closed-loop supply chain network, stochastic model, whale optimization model, combined metaheuristic methods
  • Study of the effect of friction rotational damper, viscoelastic and TADAS on the structures seismic behaviour
    Mansour Ghalehnovi *, Arash Karimipour, Jamshid Azad Darmian Page 5

    Considering the importance of controlling the behavior of structures against lateral loads such as earthquakes, the use of dampers in structures is needed to control and improve the structural responses. In this study, the effect of rotational, viscous, and TADAS frictional damper on the behavior and responses of the 8-story steel frame structure with residential use in Mashhad was investigated. These structures were compared in two cases equipped with a damper and without a damper. Seismic earthquake history was used to apply earthquake force. The history of the earthquakes used was obtained by squared squares method and was matched with the soil type 3 soil. Then each of the structures was studied under the analysis of nonlinear time history in SAP2000 software. In this study, the maximum story displacement, the basic shear and the hysteresis curve of each floor were evaluated to determine the effect of dampers on the behavior of the structures. The results of the investigations show that in the study of the structure equipped with the damper, the specifications of the dampers should be based on the behavior of each floor and the adjustment of the damper according to the overall behavior of the structure is inappropriate.

    Keywords: rotational friction damper, viscous damper, TADAS damper, nonlinear analysis, hysteresis curve
  • Numerical analysis of the effects of gravitational acceleration on aerosol deposition in the human trachea-bronchial airways: A 3D Computational Simulation
    Yusuf Binabaji, Bahman Vahidi * Page 6

    The deposition of pharmaceutical aerosols and pathogenic particles are considered when predicting certain pulmonary disorders or determining the dose of respiratory drugs in order to control and manage the diseases. The breathing and flow pattern, particle size and density, airways geometry and the gravitational force exerted on the particles are among the factors contributing to the deposition in the respiratory tract. In this study, modification of the flow pattern in the respiratory tract was investigated by applying different boundary conditions on the outlet and the effects of various flow patterns on the deposition of the iron particles was studied. Keeping some of these patterns, the impact of exerting gravitational forces with different directions and values (from the microgravity to normal condition on the earth) on the particles was examined. The inflow with velocities of 2 and 4m/s was used in order to change the nature of the flow from laminar to turbulent. Two particle sizes of 4 and 8 microns for iron particles were assumed. As a result, deposition of particles increased with an increase in the gravitational force and the effect of changing the direction of the gravity from the X direction (aligned with the flow direction) to the Y direction (perpendicular to the flow) was shown to be a significant factor in a further increase of particle deposition. The modified flow pattern which was free of any reverse and secondary flow, has reduced the deposition values and resulted in an opposite effect increasing the size of iron particles.

    Keywords: Biofluid mechanics, Aerosol, Computational fluid dynamics, trachea-bronchial airways
  • Equivalent Stiffness Calculation of a Journal Bearing by Analytical Approach for Vibrational Modeling
    Abbas Rahi *, Tina Haddad Page 7

    More equipment which is used in the mechanical industry has rotating shafts. In the design of the rotating shaft, vibration prediction of the system is very important to reduce and prevent vibrations of the system. One of the important elements that have a more efficacy on the results of the vibration simulation of the rotating shaft is modeling of the bearings. The journal bearings are of great importance in the industries. In this study, firstly, the pressure equation of the lubricant film is derived in any position (angle) using Reynolds hydrodynamic theory for one-dimensional flow. Then using the definition of stiffness and its relationship with the force and pressure, the equivalent stiffness of the journal bearing lubricant film is calculated based on the angle by an analytical approach. Finally, with the solution of governing equations, equivalent stiffness is calculated for a sample journal bearing. Also, the calculated stiffness is validated and error factors of the results are studied. The obtained analytical equations can be helped the designer of the journal bearings to understand the stiffness behavior of the journal bearing versus the angular position and also system parameters of the bearing. The obtained results show that the journal bearing stiffness is directly related with the lubricant viscosity, the angular velocity, the length, and the second power of the journal radius. Also, the journal bearing stiffness is inversely related with the third power of the radial clearance of journal bearing.

    Keywords: Rotating Shaft, Journal Bearing, Equivalent Stiffness, Reynolds Hydrodynamic Theory, Vibrational Modeling
  • new feature selection method by a semi supervised classification algorithm for time series estimation
    Raziyeh Mohammadi *, Farshid Keynia Page 8

    In this research, 12 approaches were proposed to create an optimal vector based on supporting vector machine and neural networks based on genetic algorithm, cuckoo and particle swarm Optimization (PSO). In this regard, we have tried to design a system that reduces the cost of data collection. For this purpose, three data sets with time series capability of standard UCI data were used in this study. The results of the approaches used in this research show the good performance of all the used algorithms. However, the ability and performance of each approach vary according to the type and nature of the data. This has sometimes led to better results from the MLP neural network and the GA or Cuckoo algorithm, and in some cases, the PSO algorithm has better outcomes. Regarding the results, it can be said that the use of feature selection based on semi-regulatory classification reduces system error, increases the accuracy and increases the speed of time series estimation. Hence, by using the efficient and powerful MLP Neural Network and backup vector machine along with the optimization algorithm and metamorphic, an optimal combination classification system can be designed for time series estimation.

    Keywords: Feature selection, machine learning, meta-heuristic algorithm, time series
  • Design of MEMS Frog shape Microphone with High Sensitivity and low voltage using PSO Algorithm
    Bahram Azizollah Ganji *, Sedighe Babaei Sedaghat Page 9

    In this paper, the geometry of a frog- shape MEMS microphone is optimized using a particle swarm optimization technique to reduce bias voltage and to increase sensitivity. The PSO algorithm is a population based stochastic optimization technique that inspired by social behavior of bird flocking, which is used to solve complicated design spaces and multi physical problems. The proposed method in this paper can be adapted to a variety of MEMS device designs. This approach shows improvements over previous designs that were generated from the conventional design approach (approximate methods based on trial and error). Considering that the performance of the microphone is studied in different directions, and various design parameters are in a trade off with each other, the definition of a multi-purpose target function is very important. In this work, we define the target function such that all three factors of resonance frequency, mechanical sensitivity and pull-in voltage should be considered, simultaneously. The results show that the designed microphone has a good performance. Actually, only by choosing optimal dimensions for length and width of frog-shape diaphragm arms, the mechanical sensitivity and open circuit sensitivity of the microphone increased approximately 4 and 2 times respectively, and the pull-in voltage decreased to half approximately.

    Keywords: Frog-shape Capacitive Microphone, Micro Electro Mechanical System (MEMS), Spring Constant, Particle Swarm Optimization Algorithm(PSO)
  • Modeling of thermal conductivity of ethylene glycol nanofluids containing carbon nanotubes by Multilayer Perceptron neural network
    Ameneh Ahangarpour *, Mansoor Farbod Page 10

    In our previous work [1], pristine and functionalized carbon nanotubes with 1, 2 and 4 hours refluxing times and concentrations of 0.1, 0.25 and 0.5 Vol% were used to prepare nanofluids and their thermal conductivity was measured at 20, 30, 40 and 50 °C. Lots of empirical works cannot be done because they are time consuming and costly. One of the best methods for investigation of low cost and wide range of empirical works is using the modeling methods. The artificial neural network model is a method which replicates the initial sensory processes of the brain. It is possible to design a virtual laboratory using artificial neural networks to predict the results for the same conditions even not measured experimentally. In this work, a multilayer perceptron (MLP) neural network was used to design a virtual lab and modeling the experimental data including the thermal conductivity of ethylene glycol nanofluids containing CNTs. In order to achieve a minimum error, neural networks with different hidden layers (1, 2 and 3 layers) and different number of neurons in each layer (2, 3, 4, 5, 6, 10 and 15 neurons) were studied. The minimum error of 6.5% was obtained for the neural network with two hidden layers by 3 neurons in the first layer and 2 neurons in the second one. This network was used to predict the results in the conditions which were closed to experimental conditions and it was observed that the predicted results were in good agreement with the experimental results.

    Keywords: Carbon nanotubes, Nanofluids, Thermal conductivity, Artificial Neural Network, Multilayer Perceptron
  • Comprehensive Modeling of Transient Analysis of Grounding System under Lightning Surges
    Jalil Ghayur Safar, Reza Shariatinasab * Page 11

    During lightning discharge, the transient performance of grounding system is influenced by the time-dependent nonlinear behavior related to soil ionization and frequency dependence of soil electrical parameters related to high-frequency spectrum of lightning current. In this paper, for the modeling of grounding system, a new approach based on the combination of the method of moment (MoM) and the harmonic balance method (HBM) has been used. In order to increase the accuracy, the phenomenon of soil ionization in the time domain and the effects of frequency dependence of soil electrical parameters in the frequency domain are considered simultaneously in the modeling. In the presented method, first by analyzing the ground system through solving integral equations with the method of moment (MoM), a Norton’s equivalent circuit is extracted in frequency domain assuming frequency dependent of soil electrical parameters. At this stage, the equivalent circuit is extracted in the absence of soil ionization. Then, by adding the nonlinear load arising from soil ionization to the Norton’s equivalent circuit, the grounding system is changed into a nonlinear Norton’s equivalent circuit. To analyze the obtained nonlinear circuit, the harmonic balance method (HBM) is used. The proposed model is validated by comparing our data with published experimental results. The obtained results confirm efficiency and accuracy of the proposed method.

    Keywords: Grounding system, Transient analysis, Method of moment, Harmonic balance, Soil ionization
  • Energy Consumption Modeling of Manufacturing Processes in Industrial Units Based on Linear Piece-Wise Approximation Method with the aim of Implementing Demand Response Programs and Participating in Energy and Ancillary Service Market
    Nilufar Gerami, Ahmad Ghasemi * Page 12

    In this paper, a detailed modeling of energy consumption in the processes of producing aluminum and cement industrial units based on the linear piece-wise approximation (LPWA) method is presented. The presented model has been implemented in the day-ahead energy management planning of a microgrid including these industrial units. In order to increase the profit of the mentioned industrial units, the demand response programs are implemented and therefore these units are able to participate in the energy and ancillary services market. The energy management planning proposed in this paper, considers the exact model and all constraints of the industrial units and microgrid in order to maximize the profit of the microgrid and these units. The performance of the model and the proposed planning has been evaluated through two case studies, with and without implementation of demand response programs. In addition, the effect of the changes in the profit obtained by selling the product of each industrial unit and the prices of sold energy by microgrid to the electricity market, on the profit of the units and the microgrid, have been examined using the sensitivity analysis. The obtained results, besides validating the proposed model, show that the implementation of demand response programs and the participation of industrial units in the energy and ancillary services market, not only modifying the demand curve but also increase the profit of the microgrid and units.

    Keywords: Industrial load, Industrial microgrid, Energy management, Demand response, Energy, spinning reserve
  • Modeling Users’ Repost Behavior in Online Communities Using a Team of Learning Automata
    Omid Reza Bolouki Speily *, Ahmad Kardan Page 13

    Today's online communities play an important role in the flow of information such as news, educational contents, entertainment, and so on. Millions of users create different posts in this environment on a daily basis. Users will re-post some posts if they wish. Reposting has a significant effect on the transfer of information between users. Due to the large number of posts, users in these communities face the information overload problem. In this paper, the repost behavior of users in online communities is modeled. Firstly, effective factors have been identified in the behavior of user reposting, and then, using a reinforcement learning approach, users' repost behavior is anticipated. This reinforcement learning method is designed as a game for a team of random learning automata as a common pay-off game. To evaluate the proposed method, three large data sets have been gathered. Various scenarios have been used to evaluate the proposed method. Based on the results, randomized learning automata have great performance due to the features of the environment and online learning power.

  • Improvement in the Performance of Tunneling Carbon Nanotube Field Effects Transistor in Presence of Underlap
    Ali Naderi *, Maryam Ghodrati Page 14

    Underlap between gate and drain/source area is one of the important items non-ideal effects in the device manufacturing process in the nanometer scale. In this paper, for the first time, the effect of underlap between the gate and drain/source area for tunneling carbon nanotube field effects transistor is investigated. To simulate the device, self- consistent solution of Schrodinger and Poisson equations and Non-equilibrium Green’s Function method have been employed. The function of the device is evaluated in terms of the on-state current, off-state current, current ratio, sub-threshold swing, delay time, and the power delay product. The simulation results show that the underlap effect improves some of the device characteristics and has some adverse effects on other characteristics. In the case where the length of underlap area is optimally chosen, the device performance will be improved considerably. Simulation results indicate that underlap significantly reduces the off-state current and thus reduces band-to-band tunneling and ambipolar behavior of the device. Also, the underlap effect by improving the power delay product parameter is a suitable option for low power applications compared with the conventional structure.

    Keywords: leakage current, power delay product, tunneling carbon nanotube field effects transistor, non-equilibrium Green’s function (NEGF)
  • Optimization of large tunnels excavation method based on numerical investigation
    Farshad Nejadshahmohammad * Page 15

    The increasing demand for tunnels as a critical component of the transportation system has caused to establish large face tunnels. In excavation method optimization, it is important to define the number and size of sections. In the presented paper, the distinct element method used to simulate and determine the sequential pattern in the excavation of large face tunnels. The objective function was to minimize the shear strains and extensive displacements of surface and tunnel arch. Therefore 83 different models simulated and implemented to analyze the results. The main variable in presented models is the heading section height in the top heading and benching excavation method. The case study is a binary tunnel with a diagonal pattern. The lower tunnel is with a circular cross-section with 13.7m in diameter. The upper tunnel has a D cross section of 13.2m width and 13.7m height. The tunnels distance is 33m. By verification and implementation of models, the results show that by increasing the heading section height, the displacement has a growing trend. The main point of the result return to the optimum height of the heading section, which is 0.45% and 0.55% of the diameter of circular and height of D shape tunnels, respectively. In these percentage, the growing trend of displacement has a reverse manner.

    Keywords: Heading height, distinct element method, arch, surface displacement, shear strain
  • Evaluation of Chahchahe Earth Dam Behaviour during Construction and First Impoundment Stage Using the Results of Monitoring and Back Analysis
    Soheil Ghareh *, Fatemeh Akhlaghi, Reza Nowroozzadeh Page 16

    The study of earth dams behavior during the construction, completion and also the first impoundment as one of the most critical times during the life time of the dam because of the stress and water pure pressure in the core and also water level in this period has special importance. For this purpose, the behavior of the Chahchahe dam was studied by using of obtained results from monitoring recorded data and back analysis was done by GeoStudio finite element software. This dam is an earth dam with core clay and its maximum height is 47 meters from the natural bed of river. Chahchahe dam which has been constructed on Chahchahe river is located in the Kalat basin watershed, in 95 kilometers northeast of Mashhad. In order to consider the parameters in design process and simulate as real conditions of dam construction, back analysis was done base on the results of monitoring to can be predict the behavior of dam. In this study, the comparison of numerical model and monitoring results show acceptable and suitable accordance, so that the amount of settlement in the clay core was obtained 65 cm from monitoring result and evaluated 66 cm by numerical model. Also, the maximum stress at the 530 meter level in the core was read 820 kPa, which was calculated 950 kPa based on the numerical model at the same level, and in all of cases, the obtained values from numerical models are as confidence.

    Keywords: Chahchahe Dam, Numerical modeling, Instrumentation, Monitoring, Back Analysis
  • Observed and Un-Observed Covariate Effects on Baseline Hazard Rate - Case study: Jajarm Bauxite Mine
    Reza Barabadi, Mohammad Ataei, Reza Khalokakaie, Ali Nouri Qarahasanlou * Page 17

    In the mining industry, different departments undertake the control task of a system. The failure data from different sections in a variety of formats are collected in different times and operation conditions and these heterogeneity problems will result in the collected data and the data bank. While the studies that are done so far, two items of time and environmental effects have been examined and in fact, the data are assumed homogeneously. However, a part of heterogeneity by the help of observed covariate is omitted, but the problem starts where entering all environmental conditions is not possible. Since some factors such as the effect of management decisions, different brands, operator skills cannot be recorded or they cannot be quantifiable; and in spite of being observable, some are not recorded or not classified. These categories of environmental factors that lead to heterogeneity in the data are categorized as the unobserved covariate. For this purpose, in this paper, a coherent approach was proposed for system performance analysis based on the reliability index with the impact of environmental conditions. Environmental conditions are considered in two observed categories, which include factors such as road conditions, weather conditions, rock types, and unobserved ones that include heterogeneity. The proposed approach was evaluated with data from the mining fleet of Jajarm Bauxite mine consisting of 5 trucks. The significant difference between the results of the inclusion of heterogeneity with its lack of consideration indicates the importance of the impact of unobserved covariates on determining the system's behavior.

    Keywords: Mining, Reliability, Unobserved Covariate, Mix proportional hazard model
  • Evaluation of pollutants and greenhouse emissions using gasoline-ethanol blends in gasoline engines
    Fatemeh Bahadori *, Ehsan Khorshidi Page 18

    Reduction of fossil fuel reservoirs along with the environmental crisis associated with the fossil fuel combustion cause find the renewable and green resource of energies. Ethanol is an alternative fuel that is used as fuel in combination with other fuels and improves combustion efficiency and exhaust gasses properties. In this paper, combustion in automotive engines using different blends of gasoline-ethanol are studied to investigate the emissions of pollutants such as carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen oxides, and sulfur oxides. The simulation results showed that the blend of ethanol - gasoline significantly reduces exhaust emissions contain carbon dioxide, and sulfur oxides. The highest percentage of reduction in emission of greenhouse gasses is observed for 10% (V/V) of ethanol; however, by increasing engine speed, emission of carbon dioxide increases due to increased fuel consumption, while, unburned hydrocarbons and carbon monoxide emissions initially increases with increasing engine speed, and decreases by increasing the engine speed and temperature. Therefore, a mixture of gasoline-ethanol can be used as a substitute for fossil fuels.

    Keywords: modeling, gasoline, ethanol, pollutants, greenhouse gases
  • Development of a dynamic game theory model for analyzing competition in the oligopoly markets (Feedback Approach)
    Marjan Raoufinia, Vahid Baradaran *, Reza Shahrjerdi Page 19

    Privatization has led to the formation dynamic competition in markets, such as airline service providers with a limited number of suppliers and a large number of customers (oligopoly markets). Suppliers of goods and services in these markets are considering the behavior of competitors to determine the amount of products and advertisements in order to maximize their benefits. This paper investigates a differential oligopoly game model under feedback structures. By applying mathematical validation of the optimal levels of production (supply) and advertising cost, the proposed model shows that parameters such as sticky price, substitutability among goods and advertising promotional efficiency on supply and advertising are effective in achieving sustainable equilibrium in such markets. The results of simulations show that in the feedback structures with increasing sticky prices, the optimal supply and promotions are upward. But with the increase in the degree of replacement of a product or service in the market, the optimal amount of supply and advertising is decreasing, as well as the reduction of advertising efficiency, the financial burden of advertising activities that in order to create a level of equilibrium in the market, the amount of optimal supply and advertising has a decreasing trend.

    Keywords: Oligopoly, Dynamic Game theory, Competition, Nash equilibrium, Feedback Strategy