فهرست مطالب

  • سال بیستم شماره 14 (بهمن 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/11/15
  • تعداد عناوین: 25
|
  • مهران عبدالعلی پورعدل، شهرام خلیل آریا*، فرزاد محمدخانی صفحات 267-278
    در این بررسی یک چرخه ترکیبی جدید (شامل تبخیر آنی دو مرحله ای، چرخه ی کالینا و مبدل غشای پروتونی) از چاه های زمین گرمایی سبلان برای تولید همزمان توان و هیدروژن پیشنهاد شده و مورد تحلیل انرژی و اگزرژی قرار گرفته است. در ادامه اثر پارامترهای مهم از جمله فشار جداساز اول و دوم تبخیر آنی، حداقل اختلاف دمای نقطه تنگش، فشار بالای چرخه کالینا، فوق گرم کردن سیال زمین گرمایی، نسبت توان مصرف شده برای تولید هیدروژن و دمای محیط بر مقدار هیدروژن تولیدی، توان خالص تولیدی، بازده حرارتی و اگزرژی چرخه ترکیبی پیشنهادی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که برای حالت مورد بررسی در چرخه ترکیبی پیشنهادی هیدروژن تولیدی 1536کیلوگرم بر ساعت، توان خالص 12/83مگاوات، بازده انرژی 11/39% و بازده اگزرژی 43/64% به دست آمده است. همچنین نتایج نشان می دهند که افزایش فشار جداسازها در افزایش تولید هیدروژن بی تاثیر بوده در حالی که با افزایش فشارجداساز اول و افزایش فشار جداساز دوم تا فشار بهینه، بازده حرارتی و اگزرژی افزایش می یابند. با افزایش دمای الکترولایزر غشای پروتونی، دبی هیدروژن تولیدی افزایش پیدا کرده و باعث می شود ضمن ثابت ماندن کار خالص چرخه، بازده حرارتی و اگزرژی افزایش یابند، همچنین در یک نقطه بهینه برای فشار بالای کالینا، بیشترین مقدار هیدروژن تولیدی به دست آمده است. در این بررسی بیشترین مقدار تخریب اگزرژی به ترتیب برای الکترولایزر غشای پروتونی، اواپراتور و کندانسور 2 حاصل شد.
    کلیدواژگان: نیروگاه زمین گرمایی سبلان، الکترولایزر غشای پروتونی، تولید هیدروژن، چرخه کالینا، تحلیل انرژی و اگزرژی
  • پویا مختاری، اصغر محمدپور فتاحی* صفحات 279-286
    در پژوهش حاضر روش المان محدود براساس مدل تحلیلی عقب افتادگی برشی برای تحلیل تنش و همچنین پیش بینی تغییر شکل حالت پایدار خزش کامپوزیت های فیبر کوتاه تحت بارگذاری محوری استفاده شد. اتصال کامل بین فیبر و ماتریس فرض شده و رفتار حالت پایدار خزشی ماتریس با مدل عددی نورتون توصیف شد. شرایط مرزی اختصاصی به مدل سلول واحد اعمال شده و تکنیک فیبر مجازی مورد استفاده قرار گرفته و از نرم افزار ANSYS برای محاسبه تمامی تنش ها و کرنش ها در محل اتصال تقویت کننده به زمینه و سطح خارجی سلول واحد استفاده شد. در ادامه نتایج صحت سنجی شده و مقادیر تنش های محوری و برشی در نقاط مختلف ماده مرکب ترسیم و بحث و بررسی شدند. نتایج نشان دادند که از سلول واحد کامپوزیت می توان به عنوان نماینده ماده مرکب در تحلیل تنش استفاده کرد. همچنین استفاده از تکنیک تقویت کننده مجازی، راهکاری مفید و قابل اطمینان برای رسیدن به مدل انتقال تنش است. مدل تحقیق حاضر علاوه بر دارا بودن دقت کافی، برخلاف پژوهش های قبلی امکان پیش بینی تمامی تنش ها و کرنش ها را در تمام نقاط تقویت کننده و زمینه دارد.
    کلیدواژگان: عقب افتادگی برشی، المان محدود، خزش، کامپوزیت Al، SiC
  • مهرداد سرابی، ابراهیم عبدی اقدم* صفحات 287-295
    مزایا و معایب استفاده از بنزین و گاز طبیعی به صورت تک سوز، از چالش های محققان در توسعه موتورهای اشتعال جرقه ای است. استفاده از این سوخت ها به تنهایی مزایا و معایبی را از نظر اقتصادی، ترمودینامیکی، آلایندگی و توسعه ای دارند که ترجیح یکی بر دیگری را سخت می کند. با این نگاه که استفاده از ترکیب دو سوخت در موتور می تواند موجب بهبود در مزایا و کاهش در معایب شود. در کار حاضر ترکیب های مختلف 100، 90، 75 و 60% بنزین و مابقی گاز طبیعی، نامگذاری شده به صورت G100، G90، G75 و G60 در یک موتور تک- سیلندر پژوهشی SI در سرعت rpm1800، نسبت تراکم 9 و نسبت هم ارزی استوکیومتری بررسی شد. پس از اخذ داده های تجربی درون سیکلی (P-θ) در ترکیب ها و آوانس های مختلف جرقه و پردازش آنها داده های تجربی سیکل به سیکل پشت سر هم استخراج شد و به همراه داده های خروجی موتور مورد بررسی قرار گرفت. از بررسی اولیه آوانس بهینه هر ترکیب مشخص، و ترکیب ها در آوانس های مذکور مقایسه شدند. نتایج نشان دادند که با افزایش کسر جرمی گاز طبیعی در حالت ترکیبی سوز مقادیر انحراف معیار، σ، ضریب تغییرات، COV مربوط به imep کاهش قابل توجهی داشت؛ به طوری که کاهش σ و COV در G60 نسبت به G100 به ترتیب 51/6 و 49/2% بود. با کاهش حضور بنزین در ترکیب مقادیر آلاینده های CO2، NOx و HC، به جز G90 که در آن HC و NOx بیشترین بود، کاهش یافت و مقادیر CO در G90 به کمترین مقدار تقلیل یافت. همچنین در شرایط پژوهش از ترکیب G90 عملکرد رضایت بخشی مشاهده نشد.
    کلیدواژگان: موتور اشتعال جرقه ای، ترکیبی سوز، بنزین، گاز طبیعی، آلاینده ها، تغییرات سیکلی
  • علی حیدری، محمدعلی احترام* صفحات 297-310

    در مقاله حاضر عملکرد یک مبدل پوسته و لوله که سیال سرد آن آب شهری و سیال گرم آن گازهای حاصل از احتراق یک موتور احتراق داخلی گازسوز که دارای توان کاری 4/15 کیلووات است، بررسی شد. در ابتدا با تغییر دما و دبی جریان آب ورودی، عملکرد مبدل در حالات بدون چگالش و با چگالش در آزمایشگاه بررسی شد تا در ادامه با انجام شبیه سازی های یک بعدی معیاری برای سنجش صحت نتایج عددی وجود داشته باشد. با مقایسه مدل های مختلف عددی در نرم افزار Aspen B-JAC کم خطاترین مدل شبیه سازی انتخاب شد تا دیگر تحلیل های هزینه بر و ناممکن در محیط آزمایشگاه به صورت عددی صورت پذیرند. بررسی اثر حساسیت قطر داخلی لوله ها بر عملکرد مبدل در حالت وجود چگالش، افزایش 5/4 درصدی انتقال حرارت به ازای کاهش قطر لوله ها از 7 به 6میلی متر را پیش بینی کرد. تفکیک سهم مراحل مختلف انتقال حرارت نشان از سهم 26/4% انتقال حرارت نهان در بیشینه دبی آزمایش ها برای قطر داخلی 6 میلی متر داشت. در انتها مجموعه موتور مبدل به عنوان یک میکرو CHP بررسی و فرض شد که از مبدل برای گرمایش آب گرم مصرفی یک خانواده 4 نفره در تهران و از موتور احتراقی متصل به ژنراتور برای تولید برق استفاده شود. این مجموعه قادر خواهد بود در 9 ماه گرم سال با یک ساعت کار روزانه آب گرم مصرفی را با کاهش 29 درصدی مصرف گاز شهری نسبت به مقدار مصرف مشعل های سنتی تامین کند و در عین حال تقریبا 2 برابر برق مورد نیاز را تولید کند.

    کلیدواژگان: مبدل پوسته و لوله، چگالش، انتقال حرارت، موتور احتراق داخلی، تولید همزمان
  • سیدمحمود قلعه بندی*، علیرضا فلاحی، حسین حسینی تودشکی صفحات 311-320
    در مقاله حاضر امکان پیش بینی رفتار الاستیک- پلاستیک آلیاژ آلومینیوم 7075 پس از تغییر شکل پلاستیک شدید با تخمین رفتار الاستیک- پلاستیک دانه و مرزدانه و مدل سازی المان محدود میکروساختاری مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور ابتدا فرآیند روزنرانی در کانال های مشابه زاویه دار انجام شد و آزمون های سختی سنجی و کشش در حالت ماکرو و همچنین آزمون فروروی میکرو روی نمونه های تولید شده صورت گرفت. با استفاده از داده های به دست آمده از آزمون های سختی و کشش، روابط ریاضی برای ارتباط دادن سختی و خواص استحکام استاتیکی در آلیاژ مورد نظر به دست آمد. در کنار روابط ریاضی، از مدل سازی معکوس فرآیند فروروی میکرو در نرم افزار المان محدود آباکوس به منظور تبدیل سختی در دانه و مرز آن به منحنی های تنش- کرنش بهره برده شده است. از نتایج به دست آمده به عنوان رفتار الاستیک- پلاستیک فازها در مدل سازی میکروساختاری استفاده شده است. در ادامه با استفاده از تصویر میکروساختاری، مدل سازی آزمون کشش برای یک بخش حجمی نشانگر از میکروساختار در نرم افزار المان محدود انجام شده است و رفتار به دست آمده از مدل میکروساختاری با رفتار آزمون کشش تجربی مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: مدل سازی میکروساختاری، تغییر شکل پلاستیک شدید، دانه، مرزدانه، آلیاژ آلومینیوم 7075
  • احمد صابری، محمدرضا مه پیکر*، علیرضا تیمورتاش صفحات 321-328
    پرش هیدرولیکی دایروی، پدیده ای است که در اثر برخورد یک جت عمودی سیال به یک سطح افقی و در یک فاصله شعاعی مشخص از مرکز صفحه (شعاع پرش هیدرولیکی)، شکل می گیرد. اکثر تحقیقات و مطالعات آزمایشگاهی و عددی، پرش هیدرولیکی دایروی روی صفحه تخت را مورد تجزیه وتحلیل قرار داده اند و اثر تقعر صفحه هدف بر پرش هیدرولیکی، تاکنون مورد بررسی قرار نگرفته است. بنابراین در این پژوهش برای اولین بار با استفاده از نتایج آزمایشگاهی و همچنین شبیه سازی جریان با نرم افزار Fluent، اثر تقعر صفحه هدف بر اندازه و شکل پرش های هیدرولیکی بررسی شده است. به منظور شبیه سازی پرش هیدرولیکی دایروی از روش حجم سیال (VOF) استفاده شده است. اثر کشش سطحی با استفاده از مدل نیروی سطحی پیوسته (CSF) در نظر گرفته شده است و همچنین برای مشخص کردن فصل مشترک دو سیال از طرح بازسازی هندسی استفاده شده است. نتایج تحقیق آزمایشگاهی نشان می دهد که شعاع پرش هیدرولیکی تابعی از شعاع جت ورودی، شعاع صفحه هدف مقعر و همچنین مقدار دبی جریان است. علاوه بر این براساس مشاهدات آزمایشگاهی با افزایش شعاع صفحه هدف مقعر شکل این پرش ها از حالت دایروی خارج و پرش های هیدرولیکی به صورت چندضلعی ظاهر می گردند.
    کلیدواژگان: پرش هیدرولیکی دایروی، صفحه هدف مقعر، شعاع جت فرودی، شعاع پرش هیدرولیکی
  • سیدمهدی حسینی بغدادآبادی، سعادت زیرک*، مهران رجبی زرگرآبادی صفحات 329-340
    در این تحقیق اثر هوای تزریق نوسانی موج مربعی بر توزیع دما و اثربخشی خنک کاری لایه ای صفحه تخت در فرکانس ها و نسبت های دمش مختلف به صورت تجربی و عددی مورد بررسی قرار می گیرد. هوای گرم از طریق سوراخ های با زاویه 25درجه تزریق می شود. جریان نوسانی موج مربعی در چهار فرکانس 2، 10 و 50 و 100هرتز و پنج نسبت دمش 0/5، 1، 1/5، 2/4 و 3 ایجاد می شود. معادلات ناویر-استوکس به روش میان گیری رینولدز برای بررسی خنک کاری لایه ای حل شدند. برای در نظر گرفتن اثرات توربولانس از مدل انتقال تنش برشی کی- امگا استفاده شد. نتایج نشان داد که در حالت پایا با افزایش نسبت دمش اثربخشی خنک کاری لایه ای کاهش و شیب آن افزایش می یابد. اختلاف مقادیر اثربخشی خط مرکزی بین حالت عددی و تجربی با فاصله گرفتن از لبه سوراخ تزریق کاهش می یابد. در حالت نوسانی در مقایسه با حالت پایا به طور کلی مقدار اثربخشی خنک کاری لایه ای کاهش می یابد. بلندشدن محلی جت تحت تاثیر نوسان افزایش می یابد. در حالت نوسانی نیز با افزایش نسبت دمش در یک فرکانس ثابت به طور کلی اثربخشی خنک کاری لایه ای کاهش می یابد. با افزایش فرکانس به طور کلی مقدار اثربخشی خنک کاری لایه ای افزایش می یابد. بیشترین مقدار متوسط اثربخشی خط مرکزی در فرکانس 100هرتز و نسبت دمش 0/5 و کمترین مقدار آن در فرکانس 2هرتز و نسبت دمش 3 به دست آمد. در حالت نوسانی بیشترین اختلاف متوسط اثربخشی خط مرکزی بین نتایج تجربی و عددی برابر 25/55% و کمترین اختلاف برابر 0/717% بود.
    کلیدواژگان: خنک کاری لایه ای، نوسان موج مربعی، آزمون تجربی، فرکانس، مدل توربولانسیSST k-ω
  • ابوالفضل یوسفی، علیرضا حسین نژاد* صفحات 341-352
    در کار حاضر اثرات گام پره، گام های عرضی و طولی لوله و همچنین تعداد گام طولی در یک مبادله کن حرارتی پره صفحه ای با لوله تخت مورد بررسی قرار گرفت. جریان سیال آرام، دایم و تراکم ناپذیر فرض شد. معادلات پیوستگی، مومنتوم و انرژی برای جریان سیال و معادله هدایت برای پره با استفاده از روش عددی حجم محدود حل شد. نتایج بی بعد نشان داد که افزایش گام پره سبب 132/68% افزایش ضریب j کلبورن و 1353% کاهش ضریب اصطکاک f می شود. همچنین افزایش گام عرضی باعث  203/83% افزایش ضریب j و  24/22% کاهش ضریب f می شود. با افزایش گام طولی لوله، ضریب j 84% و ضریب f 32% کاهش می یابد. نتایج بعددار نشان داد که با افزایش گام پره مقدار انتقال حرارت 2/2% کاهش و عملکرد حرارتی، 75% افزایش می یابد. افزایش گام عرضی لوله، باعث افزایش انتقال حرارت و عملکرد حرارتی به ترتیب 341%و 255% می شود. افزایش گام طولی لوله سبب 71% کاهش انتقال حرارت و 79% کاهش عملکرد حرارتی می شود. افزایش تعداد گام طولی لوله، N، سبب افزایش نرخ انتقال حرارت می شود؛ ولی برای 28<N تغییر محسوسی در افزایش انتقال حرارت مشاهده نمی شود. بنابراین از نظر انتقال حرارت، 28<N پیشنهاد نمی شود. بیشترین عملکرد حرارتی در 5=N حاصل می شود و در 5<N عملکرد حرارتی کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: پره صفحه ای، لوله تخت، مبادله کن حرارتی، تعداد، گام طولی
  • محمدکاظم طهماسبی، رحیم شمس الدینی*، بهادر ابول پور صفحات 353-359

    بر اثر ایجاد جابه جایی سازه یک مخزن مایع و انتقال این حرکت به مایع، حرکت سطح آزاد مایع داخل آن با به وجود آوردن موج (پدیده اسلاشینگ) باعث وارد شدن ضربات فشاری بر دیوارهای کناری و جانبی مخزن می شود. این پدیده با به وجود آوردن موج های پر انرژی و مخرب و همچنین ایجاد نیروهای هیدرودینامیکی با دامنه نوسانات بالا باعث اعمال نیروی نوسانی و گاها غیرقابل کنترل بر دیوارهای جانبی و موجب اختلال در حرکت عادی وسیله نقلیه حمل کننده مایع می شود که اهمیت بررسی و ارایه راهکارهای پیشگیری این پدیده را نشان می دهد. وسعت مواجهه با این پدیده در صنایعی دیگر همچون صنایع موشکی با سوخت مایع، کشتی های نفت کش یا حامل سوخت ها و مواد مایع، تانکرهای ماشین های سوخت رسان (مایع) یا مخازن آب، ایجاب می کند با پیش بینی رفتار آن اقدامات لازم برای کنترل پدیده اسلاشینگ صورت بگیرد. یکی از راه های کنترلی استفاده از بافل یا صفحاتی در راستای عرضی مخزن است. در این مقاله معادلات حاکم بر این پدیده در نرم افزار متن باز OpenFOAM حل شده است. این نرم افزار معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزیی را با استفاده از روش حجم محدود حل می کند که به صورت پیش فرض هندسه را سه بعدی در نظر می گیرد. برای حل جریان دو فاز از مدل اصلاح شده حجم های مایع (VOF) استفاده شده و از مدل مش متحرک هم برای حرکت بدنه مخزن استفاده شده است. در روش VOF، مقدار فازها به صورت کسری از یک (کسر حجمی) بیان می شود که برای تعیین آن براساس معادله پیوستگی، یک معادله دیفرانسیل تنظیم و حل می شود. برای مدل جریان مغشوش از مدل اصلاح شده k-e با در نظر گرفتن اثرات جریان های سطح آزاد استفاده شده است. همچنین مدلی تجربی از یک مخزن واقعی برای تایید پیشگویی های شبیه سازی ارایه شده است. بررسی ها، نشان از انطباق قابل قبول نتایج تجربی و عددی دارند. علاوه بر این نتایج نشان می دهد که با استفاده از بافل های عمودی تا 50% می توان نوسانات ناشی از این پدیده را کاهش داد.

    کلیدواژگان: اسلاشینگ، جریان آشفته، بافل، OpenFOAM
  • نرگس صحراییان، سیدمحمدحجت محمدی*، ابراهیم جهانشاهی جواران صفحات 361-370

    کاربرد انرژی خورشید به منظور تامین سرمایش فضاها در ایران و سایر کشورها در دو دهه اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش دو سیستم سرمایش ترکیبی کمک خورشیدی مورد مطالعه قرار گرفته است. در یک سیستم ترکیبی از چیلر جذبی لیتیم برمایدی و کلکتورهای خورشیدی صفحه تخت و در سیستم دیگر ترکیب چیلر تراکمی و پنل فتوولتائیک حرارتی در نظر گرفته شده است. به این منظور 32% از مساحت پشت بام ساختمان توسط 105 کلکتور صفحه تخت خورشیدی هر یک به مساحت 1/591 مترمربع یا 288 پنل فتوولتائیک حرارتی هر یک به مساحت 0/556 مترمربع پوشانده شده است. هر دو سیستم از نظر انرژی، اگزرژی و اقتصادی با یکدیگر مقایسه شده اند. این مقایسه برای تامین 70 کیلووات بار سرمایشی مورد نیاز یک ساختمان اداری با مساحت 500مترمربع انجام گرفته است. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که در دمای اواپراتور C°5 و دمای محیط C°27، ضریب عملکرد چیلر تراکمی 3/5 و ضریب عملکرد چیلر جذبی برابر 0/71 است. همچنین راندمان انرژی کل و راندمان اگزرژی کل به ترتیب در سیستم ترکیبی چیلر تراکمی و پنل های فتوولتائیک حرارتی برابر 7/43% و 8/25% و در سیستم ترکیبی چیلر جذبی و کلکتورهای صفحه تخت برابر 9/16% و 6/66% است. در تحلیل اقتصادی، متوسط هزینه سالانه سیستم ترکیبی چیلر تراکمی و پنل های فتوولتائیک حرارتی برابر 9710 دلار و این هزینه برای سیستم ترکیبی چیلر جذبی و کلکتورهای صفحه تخت برابر 7649 دلار برآورد شده است.

    کلیدواژگان: سیستم سرمایش کمک خورشیدی، کلکتور خورشیدی صفحه تخت، فتوولتائیک حرارتی، بررسی فنی و اقتصادی
  • کهیار یزدان پناه اردکانی، هانیه نیرومنداسکویی* صفحات 371-380

    رشد روز افزون درمان بیماری های قلبی- عروقی باعث شده شمار زیادی از بیماران پس از نجات یافتن از این بیماری ها در نهایت دچار نارسایی قلبی شوند و نیاز به تجهیزاتی که به این بیماران برای مقابله با نارسایی قلبی کمک کند، احساس می شود. امروزه پمپ های کمک بطنی به عنوان یکی از اصلی ترین این تجهیزات شناخته شده است. در مطالعه حاضر به طراحی پمپ کمک بطنی پرداخته شده است که پروانه آن به روش صنعتی (روش نقطه به نقطه) طراحی شده است. در این مطالعه با به کارگیری روش نقطه به نقطه تعداد 7 پروانه با زوایای ورودی مختلف (شامل 10، 15، 20، 30، 35، 40 و 45درجه) و زاویه خروجی 25درجه، طراحی و به کمک دینامیک سیالات محاسباتی تحلیل شد. نتایج حاصل از این مطالعه نشان می دهد که تمامی پروانه های طراحی شده در این مطالعه احتیاجات فیزیولوژیکی بدن را در تولید اختلاف فشار (هد کل) و دبی، ارضا می کنند و با در نظر گرفتن خونکاوی به عنوان یکی از عوامل موثر در عملکرد پمپ قلبی، پروانه با زاویه ورودی 10درجه برای تولید اختلاف فشار مناسب (معادل با108 در دبی5) و کمترین میزان خونکاوی، معادل با 0/0045 در مقایسه با دیگر پروانه های طراحی شده انتخاب می شود.

    کلیدواژگان: نارسایی قلبی، پمپ کمک بطنی، روش نقطه به نقطه، خونکاوی
  • محمد مشفقی، شاهرخ شمس*، مرتضی رمضانی، نم کان هور صفحات 381-390
    توان تولیدی توربین باد متاثر از عملکرد آیرودینامیکی پره توربین است و یکی از پدیده هایی که سبب افت نیرو برآ و به دنبال آن کاهش توان خروجی توربین باد می شود جدایش جریان است. در توربین بادی محور افقی معمولا قسمت های ریشه و میانی یک پره در زاویه حمله بالاتری قرار می گیرند و جدایش جریان بیشتری را تجربه می کنند. به همین دلیل از روش های کنترل جریان برای تضعیف ناحیه جدایش یا به تعویق انداختن آن استفاده می شود. این مقاله با شبیه سازی سه بعدی با مدل توربولانسی DES، اثرات آیرودینامیکی کنترل جریان از طریق ایجاد شکاف در ایرفویل S809 و میزان تاثیر این روش کنترل غیرفعال جریان را بررسی می کند. ایجاد شیار در ایرفویل سبب می شود تا جریان از ناحیه پرفشار در قسمت زیرین ایرفویل به سطح بالایی و محل جدایش جریان دمیده شود. انرژی توسط هوای با تکانه بالاتر به درون بخش جدایش یافته تزریق شده و بدین طریق جدایش تضعیف می شود. نتایج نشان می دهند که عملکرد کلی این روش به برخی از پارامترها از جمله محل مدخل ورودی و خروجی شیار روی سطح کم فشار و پرفشار، زاویه دمیده شدن جریان نسبت به جریان آزاد ورودی و ضخامت شیار ایجاد شده بستگی دارد. در این مقاله دو هندسه مختلف برای ایرفویل شکاف دار و برای هر یک چهار ضخامت شیار 0/5، 1، 2 و 4 % از طول وتر انتخاب شده و در زوایای حمله صفر تا 25 مورد بررسی قرار گرفته است و مقادیر نیروی برآ و نیز کاهش بخش جدایش یافته مقایسه شده است. نتایج دو هندسه مختلف برای ایرفویل شکاف دار نشان می دهند که با توجه به محل قرارگیری انتهای شکاف روی سطح بالایی ایرفویل، شیارهایی با ضخامت 2 و 4% از وتر، از دو خانواده ایرفویل بررسی شده می تواند نیروی برآ بیشتری تولید کند. بررسی ها برای این دو شیار در قسمتی از زوایای حمله که جریان جدا یافته است (زاویه حمله های 17، 20، 22 و 25درجه)، میانگین افزایش ضریب برآ 68/5 و 55/8% را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: کنترل غیرفعال جریان، ایرفویل شیاردار S809، توربین باد، جدایش جریان
  • جعفر آقایاری، پدرام صفرپور*، عباس رهی، سعید باب صفحات 391-402

    در این مقاله کاربرد جاذب خطی ارتعاشی غیرفعال در کاهش غیرمستقیم ارتعاشات پره با نصب آن روی دیسک سیستم دیسک- پره بررسی می شود. جاذب از طریق کوپلینگ سازه ای دیسک با پره، انرژی ارتعاشی پره را دریافت و توسط میراگر خطی خود تلف می کند. به واسطه تقارن سیکلی سیستم، طی تبدیل سیکلیک از مختصات فیزیکی به مودال، تعداد درجات آزادی مورد نیاز برای تحلیل به تعداد موجود در یک سکتور کاهش می یابد. برای مطالعه تحلیلی، از مدل کاهش مرتبه یافته در محدوده فرکانسی مطالعه سیستم استفاده می شود. فرکانس های طبیعی و پاسخ اجباری سیستم با حل معادله مشخصه و معادلات ماتریسی سیستم به دست می آید.دیسک- پره توربین بخاری نمونه، شامل 259 پره است که در 37 مجموعه 7 تایی دور دیسک نصب شده اند. پره های هر مجموعه با شراد نوک پره به هم متصل هستند. از تحلیل المان محدود مدل سیکلیک در دور rpm3000 برای استخراج مودهای طبیعی و ترسیم دیاگرام فرکانسی استفاده می شود. برای مودهای اول و دوم مدل کاهش مرتبه یافته دو درجه آزادی شناسایی می شود. امکان رزونانس در ناحیه پس زنی فرکانسی دو مود در قطر ساکن سوم، به واسطه نزدیکی به خط تحریک وجود دارد لذا به تعداد مجموعه های پره، جاذب خطی انرژی روی دیسک نصب می شود. با استفاده از روابط دن هارتوگ پارامترهای بهینه اولیه برای مود اول و دوم تعیین شد که تا حدودی توانستند ارتعاشات سیستم را کاهش دهند و از پارامترهای آنها در بهینه سازی بعدی استفاده شد. با بهینه‏ سازی، محدوده و میزان کاهش ارتعاشات نسبت به حالت‏ های معیار دن هارتوگ به خصوص در مود دوم بهتر شده است.

    کلیدواژگان: جاذب خطی انرژی، معیار دن هارتوگ، دیاگرام فرکانسی، مدل کاهش مرتبه یافته، تبدیل سیکلیک، بهینه سازی
  • احمد رحمتی علایی*، مجید شهروی، مسعود صمدیان زکریا صفحات 403-414

    در این مقاله مدل عددی کوپل شده CFD-MBD برای ارزیابی دقیق رفتار واگن ریلی مخزن دار حامل سیال معرفی شده است. پاسخ ارتعاشاتی واگن براساس مدل دینامیکی چندجرمی (MBD) سه بعدی شامل اجزای بدنه، دو بوژی و چهار مجموعه چرخ و محور با 19درجه آزادی به روش رانگ کوتا مرتبه چهار به دست آمده است. مدل تلاطم گذرا سیال داخل مخزن با استفاده از روش دینامیک سیال محاسباتی (CFD) ترکیب شده با تکنیک حجم سیال (VOF) به منظور حل معادلات ناویر- استوکس و ردیابی سطح آزاد سیال آنالیزشده است. راستی آزمایی نتایج عددی با استفاده از داده های آزمایشگاهی انجام شده است. سپس با توسعه فرآیند عددی کوپل کردن مدل های CFD و MBD، اندرکنش هم زمان تلاطم گذرا سیال و دینامیک واگن در نظر گرفته شده است. با مطالعه پارامتری روی حجم پرشوندگی، شکل سطح مقطع مخزن و لزجت سیال مشخصه های دینامیکی واگن مخزن دار نیمه پر در شرایط ترمزگیری استخراج شده است. نتایج نشان می دهد افزایش حجم پرشوندگی، دامنه نوسان مرکز مختصات گرانش سیال را کاهش می دهد. کمترین دامنه تلاطم سیال در حجم پرشوندگی های مختلف مربوط به سطح مقطع بیضی اصلاح شده است. لزجت سیال تاثیر ناچیزی بر نیروی تلاطم طولی و مسافت توقف واگن مخزن دار نیمه پر دارد.

    کلیدواژگان: واگن مخزن دار نیمه پر، دینامیک سیالات محاسباتی، دینامیک چندجرمی، رانگ کوتا مرتبه چهار، مدل کوپل شده، ترمزگیری
  • میلاد نجفی، حامد احمدی*، غلامحسین لیاقت صفحات 415-424
    بشر همواره در پی استفاده بهینه از مواد پیرامون خود بوده و در این زمینه با الهام گرفتن از طبیعت موفق به ابداع سازه های مختلف شده است. یکی از این موارد، سازه های مشبک هستند که به دلیل وزن پایین و استحکام فشاری و سفتی بالا، به صورت گسترده ای در کاربردهای مختلف از جمله جاذب های انرژی مورد استفاده قرار می گیرند. نوع جدیدی از سازه های مشبک، سازه های آگزتیک هستند که به دلیل ساختار هندسی خود، ضریب پوآسون منفی دارند و همین مشخصه، باعث شده تا سازه های آگزتیک ویژگی های منحصربه فردی همچون مقاومت برشی، مقاومت در برابر فرورفتگی و جذب انرژی بالا داشته باشند. در این مطالعه به بررسی تجربی و عددی بارگذاری فشاری به صورت شبه استاتیک روی سه سازه آگزتیک و یک سازه غیرآگزتیک پرداخته شده است. نمونه های مورد بررسی دارای سه هندسه مختلف آگزتیک ری اینترنت، سرنیزه ای و آنتی تتراکایرال و یک هندسه غیرآگزتیک لانه زنبوری بوده و برای ساخت نمونه ها از روش ساخت افزایشی (چاپ سه بعدی) استفاده شده است و نتایج تجربی با نتایج تحلیل اجزاء محدود مقایسه شد که قرابت بسیار خوبی با هم داشتند و همان طور که انتظار می رفت، سازه های آگزتیک به نسبت سازه لانه زنبوری که سازه ای غیرآگزتیک است، عملکرد به مراتب بهتری در جذب انرژی از خود نشان دادند. به طوری که جذب انرژی سازه سرنیزه ای 161%بیشتر از سازه لانه زنبوری بود.
    کلیدواژگان: سازه های آگزتیک، جذب انرژی، ساخت افزایشی، بارگذاری فشاری شبه استاتیک، تحلیل اجزاء محدود
  • محمدمهدی کریمی، رضا آقایی طوق*، محمدحسن نوبختی، محمد جواد منتظری صفحات 423-434

    توربین های فراصوت کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف و سامانه های تولید توان از جمله توربین های گازی، پیش رانش فضایی، صنایع حمل و نقل سنگین و غیره دارند. به طور کلی این توربین ها زمانی به کار می روند که با وجود دبی جرمی اندک به کار ویژه زیادی نیاز باشد. می توان در این توربین ها با استفاده از پره های فراصوت ضربه ای کار ویژه بالایی به دست آورد. با وجود دبی جرمی اندک، ارتفاع پره ها و در نتیجه نسبت منظری کوچک است. به منظور کاهش افت های مرتبط با نسبت منظری کم این توربین ها در شرایط پذیرش جزیی به کار می روند؛ یعنی جریان سیال فقط از بخشی از ورودی روتور تزریق می شود. میزان درجه پذیرش جزیی و نوع پروفیل پره ضربه ای از جمله عوامل موثر بر عملکرد این نوع توربین است. هدف کار حاضر بررسی تاثیر انواع پروفیل های پره ضربه ای فراصوت بر عملکرد توربین است. در این کار ابتدا یک کد طراحی مقدماتی و پیش بینی عملکرد توربین توسعه داده شده و نتایج آن با آزمایش های تجربی ارزیابی شده است. براساس محاسبات کد طراحی، تعدادی پروفیل دوبعدی با استفاده از روش های مختلف طراحی پروفیل تولید و به صورت عددی تحلیل و ارزیابی شده اند. سپس، پروفیل هایی که نسبت به مدل اولیه عملکرد بهتری داشته اند در تحلیل عددی سه بعدی مورد مطالعه قرار گرفته اند. در این کار مشاهده شد که پارامترهای عملکردی مانند بازده، توان و گشتاور توربین در بهترین مدل انتخاب شده نسبت به مدل اولیه هرکدام بیش از 8% افزایش داشته اند. افت فشار سکون نیز حدود 12% کمتر از مدل اولیه است و تحلیل کلی نتایج نشان دهنده کارآیی برتر پروفیل منتخب است.

    کلیدواژگان: توربین فراصوت، پذیرش جزیی، پروفیل پره، عملکرد توربین
  • رضا جهانگیری*، اکبر الله وردی زاده، بهنام داداش زاده، حمید عظیم زاده صفحات 435-446

    در این پژوهش ارتعاشات غیرخطی جانبی میکرولوله حاوی سیال تحت شرایط تشدید پارامتریک مغناطیسی محوری مورد مطالعه قرار می گیرد. برای این منظور، معادلات غیرخطی حاکم بر حرکات جانبی میکرولوله تیر مانند با استفاده از تئوری تغییر شکل های برشی مرتبه اول ردی با احتساب اثر ویسکوزیته و شتاب جانب مرکز سیال استخراج می شود. در این مدل جملات غیرخطی بستر هیتنی و جملات غیرخطی هندسی تئوری ون- کارمن تحت تحریکات مغناطیسی در حضور جریان سیال ورای ناپایداری فلاتر لحاظ می شود. در ادامه اثرات پارامترهای بستر روی مشخصات فلاتر خطی میکرو لوله های مغناطیس شونده حاوی سیال مورد مطالعه قرار می گیرد. سپس رفتار سیستم غیرخطی در سرعت های جریان بالاتر از سرعت بحرانی متناظر با کوپلینگ دو مود اول و دوم ارتعاشی با استفاده از روش مقیاس های چندگانه مورد مطالعه قرار می گیرد. منحنی های پاسخ غیرخطی در سرعت های بالاتر از سرعت بحرانی به دست آمده و اثرات تغییر پارامترهای مختلف سیستم اعم از سرعت جریان، دامنه و فرکانس میدان مغناطیسی، ثابت های سختی بستر هیتنی، ویسکوزیته و نسبت ابعاد روی رفتار غیرخطی سیستم بررسی می گردد. برخی از نتایج نشان دهنده آن است که افزایش مقادیر پارامتر سختی برشی بستر هیتنی اثر ناپایدار ساز دارد به طوری که با افزایش آن، ناپایداری فلاتر در فرکانس های پایین تر اتفاق می افتد.

    کلیدواژگان: ارتعاشات غیرخطی، میکرو لوله حاوی سیال، بستر ویسکوالاستیک هیتنی، تشدید پارامتریک مغناطیسی، فلاتر
  • سیدعلی اصغر اکبری موسوی*، غلام رضا فغانی، حمیدرضا شیوانی صفحات 447-454

    یکی از روش های نوظهور در اتصال دهی فلزات مختلف استفاده از روش جوشکاری پرتوی لیزر در صنایع مختلفی نظیر حمل ونقل، هوافضا، ساخت رادار و دریایی بوده که باعث کاهش مصرف سوخت و در نتیجه کاهش آلودگی محیط زیست خواهد شد. در این پژوهش به بررسی و مقایسه ریزساختار و خواص مکانیکی اتصالات مشابه و هم جنس آلومینیوم آلیاژ 6061 با ضخامت 2میلی متر با دستگاه جوشکاری پرتوی لیزر با توان بالای 5000وات پرداخته شده است. موارد مورد بررسی شامل اثر پارامترهای جوش لیزر مانند توان، فرکانس و سرعت جوش بر خواص ریزساختاری و مکانیکی است. نتایج بررسی ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ نوری و روبشی نشان می دهد که در فرآیند به دلیل حرارت ورودی بالاتر و در نتیجه نرخ سردشدن کمتر می توان مشاهده کرد که ریزساختار جوش از فلز پایه تا مرکز ناحیه جوش از دندریتی ستونی تا ناحیه دندریتی موازی تغییر کرده و نهایتا به ناحیه دندریتی هم محور رسیده است. آنالیز اسپکتروسکوپی اشعه ایکس انرژی متفرق (EDS) نشان داد که تغییر قابل توجهی در ترکیب شیمیایی به وجود نیامده است. بررسی خواص مکانیکی با استفاده از سختی سنجی و آزمون کشش نشان داد که سختی کمتری در منطقه هم جوشی نسبت به سایر نواحی فلز پایه وجود دارد و نمونه های کشش از ناحیه جوش شکستند. همچنین استحکام کششی نمونه جوش بهینه تقریبا برابر نیمی از استحکام کششی فلز پایه است.

    کلیدواژگان: جوش لیزر، خواص مکانیکی، ریزساختار، آلومینیوم 6061، دندریتی، ستونی
  • امیر غلامی، مجید مجیدی*، سمیه رئیس دانا، وحید طاووسی صفحات 455-463

    بازخورد گشتاور فرمان خودرو یا احساسی که راننده از فرمان دریافت می کند، یکی از جوانب کیفیت فرمان پذیری خودرو است که به صورت گسترده ای در دهه های اخیر مورد بررسی قرار گرفته است. در این مقاله به طراحی مدل راننده برای حس کردن بازخورد گشتاور یا تعامل هپتیکی بین خودروی مجهز به فرمان با سیم و راننده پرداخته شده است. مدل راننده دارای دو قسمت مدل پیش بین و عصبی- عضلانی است. مدل راننده پیش بین با دریافت بازخورد فاصله جانبی خودرو از جاده، میزان زاویه غربیلک فرمان مطلوب را برای تعقیب مسیر محاسبه می کند و مدل راننده عصبی- عضلانی که قابلیت دریافت بازخورد گشتاور در هر لحظه را دارد، زاویه غربیلک فرمان واقعی خودرو را برای تعقیب مقدار مطلوب آن بر اساس توابع تبدیل سیستم عضلانی تعیین می نماید. محاسبه گشتاورهای وارد بر فرمان، نیازمند تخمین نیروهای وارد بر تایر از طرف جاده است. از آنجا که محاسبه نیروهای وارد بر تایر توسط جاده به خصوص در دینامیک جانبی خودرو به صورت مستقیم بسیار مشکل است، به طراحی تخمینگر مناسبی برای تخمین این نیروها پرداخته شده است. نتایج شبیه سازی با استفاده از نرم افزارهای کارسیم و سیمولینک نشان می دهد که عملکرد مدل راننده با بازخورد گشتاور نسبت به مدل راننده بدون بازخورد گشتاور 63% بهبود یافته است. بنابراین مدل راننده طراحی شده به همراه بازخورد گشتاور، نقش مهمی در کنترل و فرمان پذیری خودرو در انجام مانورهای تغییر لاین مجدد دارد.

    کلیدواژگان: مدل راننده عصبی- عضلانی، بازخورد گشتاور، فرمان با سیم، تخمینگر، هپتیک
  • محمدمهدی فخاری، حمیدرضا بکایی، بهروز شهریاری* صفحات 465-471

    در این مقاله اثر هندسه بخش واگرای نازل بر جریان سیال و انتقال حرارت درون نازل همگرا- واگرا به صورت عددی و تجربی بررسی شده است. شبیه سازی به صورت حل جریان متقارن محوری مافوق صوت درون نازل همگرا- واگرا انجام شده است. شرایط حاکم بر جریان درون نازل در این پژوهش به صورت دوبعدی برای یک جریان آشفته تک فاز و حالت پایا در نظر گرفته شده است. سیال عامل محصولات احتراق سوخت جامد با شرایط گاز ایده آل و تراکم پذیر است. میدان جریان به کمک نرم افزار فلوئنت با فرمول بندی ضمنی شبیه سازی شده است. در این پژوهش دو نازل همگرا- واگرا مورد ارزیابی قرار گرفته که بخش واگرای یک نازل به صورت مخروطی و یک نازل به صورت زنگوله ای شکل است. مقادیر پارامترهای محاسبه شده در شبیه سازی با آزمون های آزمایشگاهی مقایسه شده است. با توجه به نتایج حاصل از شبیه سازی و مقادیر به دست آمده در آزمون تجربی خطا کمتر از 4% است که در حد قابل قبول و مناسبی است. با توجه به نتایج به دست آمده دقت شبیه سازی جریان در نازل ها دارای مقادیر مناسب است.

    کلیدواژگان: نازل همگرا- واگرا، بررسی عددی و تجربی، جریان سیال، انتقال حرارت
  • سیدعلی معافی، فرید نجفی* صفحات 473-482

    در این مقاله هدف ارایه ساختار کنترلی هوشمند و قدرتمند برای کنترل ربات توانبخشی پایین تنه است. مورد توجه در این پژوهش حفظ ایمنی بیمار، توجه به مفهوم کمک به مقدار نیاز به منظور ارتقای کارآیی تمرین های رباتیک توانبخشی و هوشمندسازی رفتار کنترلر است. ساختار کنترلی پیشنهادی متشکل از کنترل میدان نیرو و استراتژی منطق فازی است. علاوه بر این تمامی عوامل تاثیرگذار بر دینامیک سیستم از قبیل نیروی گرانشی، نیروی اصطکاک و گشتاور تعاملی بین ربات و انسان در مدل سازی آن لحاظ شده است. روش کنترلی میدان نیرو با ایجاد یک نوار مجازی حول مسیر حرکت راه رفتن، میدان نیرویی را ایجاد می کند که می تواند پای بیمار را تحت شرایط مورد نظر طراح، در راستای مسیر مرجع هدایت نماید. در این مقاله به منظور تحقق هدف کمک به مقدار نیاز، برای تامین آزادی عمل بیشتر بیمار، پارامترهای تعیین کننده کنترلر میدان نیرو به کمک کنترل فازی انتخاب می شوند. در این وضعیت الگوریتم فازی برای افزایش کیفیت رفتار ربات توانبخشی که با توجه به میزان توانایی بیمار تطبیق پذیر است پیشنهاد شد. در همین راستا ساختار کنترلی پیشنهادی روی سیستم دینامیکی ربات توانبخشی پایین تنه پیاده سازی شده است. همچنین نتایج حاصل از شبیه سازی به خوبی نشان دهنده میزان کارآیی کنترلر در انجام هرچه با کیفیت تر فرآیند گام برداشتن بیمار است.

    کلیدواژگان: ربات توانبخشی پایین تنه، کنترل میدان نیرو، منطق فازی
  • علیرضا باقری بمی، سعید امینی*، رضا تیموری صفحات 483-496

    فرآیند غلطک کاری ساچمه ای با قابلیت دورانی برای بهبود خواص سطحی قطعه کار استفاده می شود. در این تحقیق با استفاده از طراحی آزمایش تجربی و برای بهبود خواصی شامل سختی و زبری حالت بهینه مشخص شد. در سرعت 1000 میلی متر بر دقیقه، 3 پاس و نوع فرآیند سنتی و التراسونیک و مدل پیشنهادی رگرسیون را معین کرد. در این حالت سختی 131 میکرو ویکرز را نشان داده و نیز زبری کمینه را در زبری میانگین به 0/179 میکرون و زبری بیشینه 1/01 میکرون را مشخص نموده است. از نمونه بهینه و نسبت به نمونه مرجع توپوگرافی سطح، ریزساختار و آزمون کشش را مورد بررسی قرار داده است. ریزساختار با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی از حدود 30 تا 50 میکرون به حدود 300 نانومتر کاهش در ضخامت حدود 50 میکرون زیر سطح را نشان داده است. آزمون کشش استحکام، تنش تسلیم و درصد افزایش طول را به ترتیب حدود 10 و 29% افزایش را مشخص کرد. توپوگرافی نیز کاهش زبری را 40% کاهش نشان داده است. سختی زیر سطح در ضخامت قطعه مورد بررسی قرار گرفت و نسبت به نمونه مشابه بهینه سنتی و نوین نشان از تاثیر افزایش سختی متاثر از ریزشدن ساختار و نرخ کرنش داشته است.

    کلیدواژگان: التراسونیک، آزمون کشش، توپوگرافی، زبری، سختی
  • شهاب امینی نژاد، غلامحسین مجذوبی*، سیدعلی رضا ثابت صفحات 497-506

    در این پژوهش، اثر نرخ کرنش بر رفتار کششی نانوکامپوزیت های گرافن- اپوکسی مورد بررسی قرار گرفت. نمونه ها برای 0/05، 0/1، 0/3 و 0/5 درصد وزنی گرافن اکساید آماده سازی شدند و تحت آزمون کشش در نرخ های کرنش مختلف قرار گرفتند. نتایج تجربی نشان داد که حداکثر بهبود در استحکام کششی و مدول به ترتیب 9 و 16% و برای نانوکامپوزیت، 0/1 درصد وزنی به دست آمده بودند. همچنین، نتایج نشان داد که اپوکسی و نانوکامپوزیت های آن به نرخ کرنش حساس بودند. حساسیت به نرخ با افزایش درصدهای وزنی گرافن، کاهش یافت. علاوه بر آن نشان داده شد که با افزایش نرخ کرنش، استحکام کششی و مدول اپوکسی خالص به ترتیب 15/8 و 16/8% بهبود یافتند. در این مطالعه، تناسب و کارآیی مدل ماده جانسون- کوک برای توصیف ارتباط تنش- کرنش نانوکامپوزیت ها، به کمک تکنیک ترکیب آزمایشی- عددی- بهینه سازی ارزیابی شد. شبیه سازی های عددی با استفاده از برنامه تجاری آباکوس و بهینه سازی، با استفاده از مدل سازی جایگزینی انجام گرفت. نتایج نشان داد که در نرخ های کرنش خیلی پایین، مدل جانسون- کوک دقیق نیست. با این حال، با افزایش درصد وزنی گرافن یا افزایش نرخ کرنش، دقت مدل بهبود چشمگیری یافت.

    کلیدواژگان: اپوکسی، گرافن اکساید، نرخ کرنش، استحکام، مدل جانسون- کوک
  • علی اکبر شامی، سید ابراهیم موسوی ترشیزی*، علی جهانگیری صفحات 507-512

    لوله های سوپرهیتر از بحرانی ترین اجزای بویلرهای نیروگاهی هستند. آنها به دلیل شرایط بهره برداری سخت (قرارگرفتن در دما و فشار بالا در طولانی مدت)، در معرض خرابی هایی مانند خزش و اورهیت شدن قرار دارند. بنابراین تشخیص علت این خرابی ها و جلوگیری از آنها بسیار مهم است. بررسی گزارش خرابی ها در یک نیروگاه 320مگاواتی  نشان می دهد که بیشتر گسیختگی لوله ها در یک ناحیه خاص در سوپرهیتر پلاتن (سوپرهیتر تشعشعی) متمرکز است. بررسی لوله های گسیخته شده نشان می دهد که دمای لوله ها در این منطقه بیشتر از دمای سایر نواحی لوله های سوپرهیتر پلاتن است. برای اثبات بالاتربودن دما در نقطه شکست از سه روش متالوگرافی، اندازه گیری ضخامت لایه اکسیدی داخل لوله و تحلیل حرارتی به روش دینامیک محاسباتی سیال استفاده شد. هر سه روش نتایج یکسانی را ارایه می کنند. نتایج بررسی ها این اختلاف دمای قابل توجه را تایید می کند و نشان می دهد که افزایش دمای موضعی در لوله های آسیب دیده ناشی از طول بیشتر این لوله ها است که منجر به کمترشدن دبی بخار عبوری از آنها از یک طرف و جذب حرارت بیشتر به دلیل بیشتر بودن سطوح حرارتی آنها است.

    کلیدواژگان: بویلر، سوپرهیتر پلاتن، متالوگرافی، ضخامت لایه اکسیدی، تحلیل حرارتی
  • اتابک احمدلو، محمدحسین صادقی*، رضا غفاری تراب ترکی صفحات 513-527

    میکروفرزکاری به طور گسترده در تولید میکروقطعات صنعتی استفاده می شود. در میکروماشین کاری نزدیک شدن عمق براده به شعاع نوک ابزار باعث کاهش کیفیت سطح و تشکیل پلیسه می شود. در مقیاس میکرو به دلیل کاهش مقیاس ماشین کاری و اهمیت بالای دقت ابعادی و کیفیت سطح نمی توان از روش های معمول برای پلیسه زدایی استفاده کرد لذا شناخت شرایط حاکم بر میکروفرزکاری و تاثیر پارامترهای فرآیند در کاهش مشکلات یادشده بسیار موثر است. در این تحقیق با استفاده از روش طراحی آزمایش رویه پاسخ به بررسی تاثیر پارامترهای سرعت اسپیندل، نرخ پیشروی و عمق برش روی اندازه پلیسه و زبری سطح در میکروفرزکاری فولاد AISI1045 پرداخته شده است. آزمایش ها توسط ابزار دو پره به قطر 8/0میلی متر انجام شد. نتایج نشان می دهد که پارامتر نرخ پیشروی به ترتیب با 55/26، 37/53 و 44/55% سهم تاثیر به ترتیب روی اندازه های پلیسه در نواحی فرزکاری مخالف و موافق و زبری سطح مهم ترین پارامتر تاثیرگذار در فرآیند میکروفرزکاری است. کمترین اندازه پلیسه در فرزکاری مخالف و موافق مربوط به حالتی است که سرعت اسپیندل و نرخ پیشروی در بیشترین حالت و پارامتر عمق برشی در کمترین حالت، با توجه به جدول طراحی آزمایش و محدوده تغییر پارامترهای ورودی انتخاب شود. با انتخاب سرعت اسپیندل RPM36000، نرخ پیشروی mm/s5/7 و عمق برش mm0/086 بالاترین کیفیت سطح در میکروفرزکاری فولاد مورد مطالعه قابل دستیابی است.

    کلیدواژگان: میکروماشین کاری، میکروفرزکاری، اندازه پلیسه، زبری سطح
|
  • M. Abdolalipouradl, Sh. Khalilarya*, F. Mohammadkhani Pages 267-278
    In the present study, a new combined cycle (including a two-step flash evaporation, the Kalina cycle, and a proton-exchange membrane) for simultaneous power and hydrogen generation from Sabalan geothermal wells has been proposed and analyzed from the viewpoints of energy and exergy. The effects of important parameters including separators pressure of flash evaporation, the minimum temperature difference in the pinch point, Kalian higher pressure, superheated geothermal fluid, the ratio of consumed power for hydrogen production and dead state temperature on the amount of produced hydrogen, the net generating power, thermal and exergy efficiencies of the proposed combined cycle have been studied. The results show that for the investigated case in the proposed combined cycle, the amount of the produced hydrogen, net generating power and energy, and exergy efficiency were 1536kg/hr, 12.83MV, 11.39% and 43.64%, respectively. Increasing the pressure of the separators was not effective in increasing hydrogen production, while with increasing the first separator pressure, as well as, the second separator pressure to the optimum pressure, the thermal and exergy efficiency increase. With increasing the temperature of the proton membrane electrolyzer, the produced hydrogen discharge increases and while maintaining cycle net output power, thermal and exergy efficiencies increase. Also, at the optimum point for high-pressure Kalina, the maximum amount of hydrogen production is obtained. The highest amount of exergy degradation was obtained for the protonated membrane electrolyzer, evaporator and condenser 2, respectively.
    Keywords: Sabalan Geothermal Power Plant, Proton-Exchange Membrane Electrolysis, Hydrogen Production, Kalina Cycle, Energy, Exergy Analayses
  • P. Mokhtari, A. Mohammadpour Fattahi* Pages 279-286
    In the present study, the finite element method based on the shear-lag model was used for stress analysis as well as deformation of the creep stable state of short fiber composites under axial loading. A perfect fiber/matrix interface is assumed and the steady-state creep behavior of the matrix is described by Norton numerical model. Special boundary conditions applied to the unit cell model and imaginary fiber technique has been used. Then ANSYS software is used for the calculation of all stresses and strains at the fiber/matrix interface and the outer surface of the unit cell. Then the results were verified and the values of axial and shear stresses at different points of the composite were investigated. The results show that the composite unit cell can be used as a composite representative for stress analysis. Also, the use of an imaginary fiber technique is a useful and reliable way to achieve a stress transfer model. This Model has sufficient accuracy and contrary to previous studies can predict all stresses and strains in all points.
    Keywords: Shear-Lag, Finite Element, Creep, Al, Sic Composite
  • M. Sarabi, E. Abdi Aghdam* Pages 287-295
    The advantages and disadvantages of using gasoline and NG as single-fuel is a challenge for researchers in development of SI engines. Singular utilization of these fuels results in some advantages and disadvantages from economics, thermodynamics, pollution and development aspects and make it difficult to prefer one to the other. Assuming that using combination of the fuels can modify the output results, in the present research, different combinations of 100, 90, 75 and 60% gasoline and the rest of natural gas, designated as G100, G90, G75 and G60, were investigated in a SI single-cylinder engine at running at 1800rpm, 9 compression ratio and stoichiometric equivalence ratio. After collecting and processing in-cylinder experimental data in the combinations and different spark advances and their experimental data processing, consecutive cycle-to-cycle data were extracted and analyzed with engine output data. First, optimum spark advance of each combination was determined and then, the combinations were compared at their spark advances. The results revealed that increasing natural gas fraction in combination causes substantial reductions in standard deviation, σ, and coefficient of variation, COV of IMEP, so that σ and COV of G60 reduced by 51.6% and 49.2%, respectively, in comparison with G100. Reducing the gasoline presence in combination, the amount of CO2, NOx and HC reduced except G90 which have the higher HC and NOx, whereas, CO amount in G90 decreased to the lowest level. Also, no satisfactory performance was observed in the G90 combination.
    Keywords: SI Engine, Dual Fuel, Gasoline, Natural Gas, Emissions, Cyclic Variation
  • A. Heidary, M.A. Ehteram* Pages 297-310

    In the present paper, the performance of a shell and tube heat exchanger in which its cold working fluid is water and its hot working fluid is flue gases from natural gas-fueled internal combustion engine with working power of 15.4 kW was investigated. At first, with changing temperature and flow rate of inlet water, the performance of heat exchanger in both condensation and non-condensation situations was experimentally studied in the laboratory in order to have a criterion for validation of the simulations results in future. By comparing different simulation models in Aspen B-JAC software, the least error simulation model was chosen to do the other costly and impossible analyzes numerically in the laboratory environment. The study of the effect of the tube’s inner diameter on the heat exchanger’s performance in condensation situation showed 5.4% increase in the heat transfer while inner diameter decreases from 7 to 6 mm. The separation of the different heat transfer stages showed 26.4% of the latent heat transfer in the maximum discharge experiments for the inner diameter of 6 mm. Finally, the engine/heat exchanger set was assessed as micro combined heat and power and assumed that the heat exchanger is used for providing hot water for a 4-person family house in Tehran and the combustion engine is used for generating electrical power. This set was able to provide hot water during 9 warm months of a year by 1-hour work per day with 29% decrease of fuel consumption in comparison with traditional burners and at the same time, this set provides almost twice the electrical power requirements.

    Keywords: Shell, Tube Heat Exchanger, Condensation, Heat Transfer, Internal Combustion Engine, Combined Heat, Power
  • S.M. Ghalehbandi*, A. Fallahi, H. Hosseini Tudeshki Pages 311-320
    The focus of this paper is to investigate the possibility of consideration of grains and grain boundaries and their elastic-plastic behavior to predict the stress-strain behavior of ECAPed 7075 Al alloy using a finite element micromechanical approach. For this purpose equal channel angular pressing is performed on the alloy and hardness and tensile tests were performed in the macro mode as well as the micro-indentation test on distinct areas of microstructure. Mathematical relations were obtained for the correlate the hardness and static strength properties of the alloy using the obtained data from hardness and tensile tests. In addition to the mathematical relations, backward simulation of the micro-indentation process has been used in the Abaqus finite element software to convert the hardness in the grain and its boundary to stress-strain curves. The elastic-plastic behavior of the phases has been used in microstructural modeling. Modeling of the strain test has been performed in the finite element software for the microstructures using the microstructural image. The predicted stress-strain behavior from microstructural modeling has been compared with experimental results.
    Keywords: Microstructural Modelling, Severe Plastic Deformation, Grain, Grain Boundary, 7075 Al Alloy
  • A. Saberi, M.R. Mahpeykar*, A.R. Teymourtash Pages 321-328
    A circular hydraulic jump is a phenomenon that is shaped when a vertical fluid jet impinges on a horizontal plate, at a certain radial distance of the plate center (hydraulic jump radius). Most of the experimental and numerical studies have analyzed the circular hydraulic jump on the flat target plate and the effect of the concave plate has not been investigated yet. Therefore, in this study, using the experimental investigation and numerical simulation using Fluent software, the effect of the concave target plate on the size and shape of the hydraulic jump is investigated for the first time. In order to simulate the circular hydraulic jump, the volume of fluid method (VOF) has been applied. The continuous surface force model (CSF) has been used to investigating the surface tension. The geometric reconstruction has been used for determining the interface of the two fluids.  According to the experimental results, the hydraulic jump radius is a function of the impingement jet radius, the concave target plate radius, and the volumetric flow rate. Also, based on the experimental observation, by increasing the radius of the concave target plate, the shape of these jumps change from the circular to the polygonal hydraulic jump.
    Keywords: Circular Hydraulic Jump, Concave Target Plate, Impingement Jet Radius, Hydraulic Jump Radius
  • S.M. Hosseini Baghdad Abadi, S. Zirak*, M. Rajabi Zargar Abadi Pages 329-340
    In this research, the effect of square wave pulsating air on temperature distribution and film cooling effectiveness of flat plate at different frequencies and blowing ratios is experimentally and numerically investigated. Hot air is injected through the holes at an angle of 25 degrees. Square wave pulsed flow is generated at four frequencies of 2, 10, 50, 100 Hz, and five blowing ratios of 0.5, 1, 1.5, 2.4 and 3. To study the film cooling, Navier-Stokes equations are solved by a Reynolds average method. The SST k-ω model was used for turbulent modeling. The results showed that the film cooling effectiveness decreases with increasing of blowing ratio along with an increase in its rate of changes. The difference of centerline film cooling effectiveness between the numerical and experimental values decreases with increasing distance from the edge of injection hole. In general, pulsating decreases film cooling effectiveness in comparison with steady-state. The lift-off of the local jet increases under pulsation. In the pulsating state, the overall film cooling effectiveness decreases by increasing the blowing ratio at a constant frequency. On the other hand, increasing the frequency increases the overall efficiency of film cooling. The maximum averaged centerline effectiveness was obtained at a frequency of 100 Hz and a blowing ratio of 0.5 and the minimum value was obtained for a frequency of 2 Hz and a blowing ratio of 3. For pulsed flow, the maximum and minimum differences of the averaged centerline film cooling effectiveness between experimental and numerical results were 25.55% and 0.717%, respectively.
    Keywords: Film Cooling, Pulsed Square Wave, Experimental Test, Frequency, SST k-ω Model
  • A. Yousefi, A. Hossein Nezhad* Pages 341-352
    In the present work, the effects of fin pitch, transverse pitch, longitudinal pitch and the number of the longitudinal pitch in a plate-fin flat tube heat exchanger were studied. The fluid flow was assumed laminar, steady, and incompressible. Continuity, momentum, and energy equations for fluid flow and conduction equation for fin were solved, using the finite volume method. Dimensionless results showed that increasing the fin pitch causes to increase of the j-Coulburn coefficient by 132.68% and reduces the friction coefficient rate by 13.35%. Also, increasing transverse tube pitch causes to increase of j coefficient by 203.83% and reduces 24.22% of the f coefficient. By increasing longitudinal tube pitch, j and f coefficients are reduced 84% and 32%, respectively. Dimensional results showed that by increasing fin pitch, heat transfer is reduced 2.2% and thermal performance is increased by 75%. Increasing transverse tube pitch causes to increase heat transfer and thermal performance about 341% and 255%, respectively. Increasing longitudinal tube pitches result in decreasing the heat transfer and thermal performance about 71% and 79%, respectively. Increasing the number of longitudinal tube pitches, N, causes to increase of the heat transfer rate, but for N>28, no sensible increase in heat transfer rate is observed therefore, N>28 is not recommended. Maximum thermal performance is achieved at N=5 and for N>5 thermal performance is decreased.
    Keywords: Plate-Fin, Flat Tube, Heat Exchanger, Number, Longitudinal Pitch
  • M.K. Tahmasebi, R. Shamsoddini*, B. Abolpour Pages 353-359

    The motion of the liquid free surface in a container (sloshing phenomenon) inserts a momentum on the container walls. This makes a great disorder in the movement of the carrier vehicle or inserts a large force and momentum on the container walls. The reason for this phenomenon is the establishment of destructive waves and hydrodynamic forces. The side effects of this phenomenon in various industries, such as ship industries carrying liquid fuels, liquid fuel rocket industries, fuel tanks or water tanks, increase the importance of predictions of the behaviors of this phenomenon. One way of controlling is to use baffles or plates in the transverse direction of the tank. In this study, the governing equations on this phenomenon have been solved using the OpenFOAM software. This software solves partial differential equations using the finite volume method, which by default considers geometry to be three dimensional. In order to solve the two-phase flow, a modified volume of the fluid model (VOF) is applied and the moving mesh model is used for the movement of the container body. In the VOF method, the phases are expressed as a fraction of one (volume fraction). To determine this parameter, based on the continuity equation, a differential equation is regulated and solved. For the turbulent flow model, a modified k-e model is used by considering the effects of free-surface flows. Also, an experimental model of a real moving liquid container has been used for validation of the predictions of the presented simulation. The results show that the experimental and numerical results are in good accordance. In addition, the results show that using vertical baffles up to 50% can reduce the fluctuations caused by this phenomenon.

    Keywords: Sloshing, Turbulent Flow, Baffle, Openfoam
  • N. Sahraiyan, S.M.H. Mohammadi*, E. Jahanshahi Javaran Pages 361-370

    The application of solar energy for space cooling has been increasingly considered in Iran and other countries in the last two decades. In this study, two different configurations of a solar assisted refrigeration system have been studied. The first system is the combination of a lithium bromide vapor absorption refrigeration system and flat plate collectors. The other system is consisted of a compression refrigeration system and thermal photovoltaic panels. For this purpose, 32% of the roof area of the building has been covered with 105 flat plate collectors, each with a total area of 1.591 m2, or 288 photovoltaic panels each with an area of 0.556 m2. Both systems have been compared in terms of energy, exergy, and economic viewpoints. This comparison has been conducted for providing the 70 kW cooling capacity system required for an office building with an area of 500 m2. The results of this study showed that at an evaporator temperature of 5°C and the ambient temperature of 27°C, the coefficient of performance of the compression chiller is 3.5 and the absorption chiller is 0.71. Also, the total energy efficiency and the total exergy efficiency in the compression chiller system combined with thermal photovoltaic panels are 7.43% and 8.25% respectively. Those two parameters for the absorption chiller combined with flat plate collectors are 9.16% and 6.66%, respectively. In the economic analysis, the annual life cycle cost for the compression chiller system combined with thermal photovoltaic collectors is 9710 $ and this cost for the absorption chiller system combined with flat plate collectors is estimated 7649 $.

    Keywords: Solar Assisted Cooling System, Solar Flat Plate Collector, Thermal Photovoltaic, Techno-Economic Analysis
  • K. Yazdanpanah Ardakani, H. Niroomand Oskui* Pages 371-380

    Increasing growth of cardiovascular disease treatment caused the occurrence of heart failure for more patients after surviving. This leads to an increase in the need for types of equipment in these patients for struggling heart failure. Ventricular assist pumps have been known as one of the main types of equipment, today. In the present study, a ventricular assist pump has been designed in which its impeller has been designed using the industrial method (point-by-point method). In this study, 7 impellers with different inlet angles (including 10, 15, 20, 30, 35, 40 and 45 degrees) and outlet angle of 25 degrees were designed and analyzed using computational fluid dynamics. The results indicate that all designed impellers in this study can fulfill the physiological requirements according to pressure difference (total head) and flow rate. Meanwhile considering hemolysis as an effective factor in the performance of ventricular assist pumps, the impeller with an inlet angle of 10 degrees is chosen due to the lowest hemolysis index, equal to 0.0045, and complying total head and flow rate, which are equal to 108 and 5, respectively.

    Keywords: Heart Failure, Ventricular Assist Pump, Point-by-Point Method, Hemolysis
  • M. Moshfeghi, Sh. Shams*, M. Ramezani, N. Hur Pages 381-390
    A horizontal axis wind turbine power generation depends upon the aerodynamic performance of its blades. Flow separation is one of the phenomena that causes power loss and consequently decreasing the wind turbine output generation. Since usually the local angle of attack in the inner and middle parts of a blade is much greater than the local angle of attack in the separation onset, the blade section encounters a highly separated flow. Hence, flow control methods are applied in order to reduce or weaken the negative effects of the separation. This paper investigates the effects of the passive flow control method for a horizontal axis wind turbine using validated three-dimensional DES (detached eddy simulation) on an S809 split airfoil. The split in the airfoil thickness causes the flow from the high-pressure zone under the lower surface is injected into the separated area over the upper surface, transporting external energy to the separated zone, hence weakening the separated area. As the result show, the overall performance of this method depends on parameters such as split locations on the airfoil pressure and suction surfaces, the direction of the jet flow with respect to the freestream wind and also the thickness of the split. In this research, two different split locations and four thickness values of 0.5, 1, 2 and 4 percent of chord length are simulated at a range of AOA from 0 to 25 degrees. Noticeably, the results demonstrate that for an appropriate split exit location, the thickness value of 2 and 4 percent of the chord are generated more lift force. The average increase of lift coefficient for these split airfoils at a high angle of attack (17, 20, 22 and 25) are 68.5 and 55.8 percent respectively.
    Keywords: Passive flow Control, S809 Split Airfoil, Wind Turbine, Flow Separation
  • J. Aghayari, P. Safarpour*, A. Rahi, S. Bab Pages 391-402

    In this paper, the application of passive vibrational linear absorber on the indirect reduction of blade vibrations using its mounted on the disk-blade system is studied. The absorber receives the vibration energy of blade through a structural coupling of the disk with blade and losses it by its linear damping. Due to cyclic symmetry, the analysis of the bladed disk is reduced to the number of DOFs in a single sector. A cyclic transformation from physical to modal coordinates is used to perform this reduction. Natural frequencies and forced responses of the system are obtained by solving the characteristic and algebraic equations, respectively. The case study of a steam turbine includes 259 blades in 37 packets of 7 connected blades attached to the perimeter of the disk. Cyclic symmetric finite element analysis at 3000rpm is used to extract the natural modes and frequency diagram of the system. A two DOFs reduced-order model is identified for modeling the frequency-veering region. This region has been formed between the first and second families of natural modes and there is a strong coupling between them in this region. In addition, this region is close to the system excitation line and the possibility of resonance exists. Therefore, some linear energy absorbers are mounted on the disk for the indirect vibration reduction of blades. The initial optimal parameters were determined for the first and second modes using Den Hartog relations. These parameters reduced the system vibrations and they were used in subsequent optimization. The optimization has resulted in the improvement of absorber performance exclusively around the second mode, in compare with the tuned system by Den Hartog relations.

    Keywords: Linear Energy Absorber, Den Hartog Criteria, Frequency Diagram, Reduced Order Model, Cyclic Transformation, Optimization
  • A. Rahmati Alaei*, M. Shahravi, M. Samadian Zakaria Pages 403-414

    In this paper, the CFD-MBD numerical coupled model has been proposed for an accurate evaluation of the behavior of the partially filled railway tank wagon. The vibration response of the wagon has been obtained by the fourth-order Runge-Kutta method based on the three-dimensional multibody dynamic (MBD) model with 19 degrees of freedom comprising car-body, two bogies, and four wheel-sets. The model of transient fluid sloshing inside the tank has been analyzed using the computational fluid dynamics (CFD) method combined with the volume of fluid (VOF) technique for solving the Navier-Stokes equations and tracing the fluid free surface, respectively. Validation of the numerical results has been carried out using experimental data. Then, the simultaneous interaction of the transient fluid slosh and the wagon dynamics has been considered through the development of the numerical process of coupling CFD and MBD models. The dynamic characteristics of a partially filled tank wagon have been derived in braking conditions using parametric study on the filled-volume, tank cross-section shape, and fluid viscosity. The results indicate that the filled-volume increase decreases the amplitude of the fluid's center of gravity coordinate. The lowest fluid slosh in the different filled-volumes has been related to the modified-oval cross-section. The fluid viscosity has a slight effect on the longitudinal fluid slosh force and the stopping distance of the railway tank wagon.

    Keywords: Partially-Filled Tank Wagon, Computational Fluid Dynamics (CFD), Multibody Dynamics (MBD), Fourth-Order Runge-Kutta Coupled Model, Braking
  • M. Najafi, H. Ahmadi*, G.H. Liaghat Pages 415-424
    Human being has always been looking for optimal use of his surrounding materials that has been able to invent various structures through getting inspired by nature. Some of these structures are lattice structures. Due to their lower weight, high compressive strength and high stiffness, lattice structures are widely used in various applications, including energy absorbers. A new type of lattice structure is auxetic structures that have a negative Poisson’s ratio due to their geometric structure. This characteristic has caused auxetic structures to have unique properties such as shear strength, indentation resistance, and high-energy absorption. In this study, the experimental and numerical investigation of in-plane uniaxial quasi-static loading on three auxetic structures and one non-auxetic structure have been conducted. The specimens have three different auxetic geometries including re-entrant, arrowhead and anti-tetra chiral and one honeycomb geometry that is non-auxetic. The specimens have been manufactured using additive manufacturing technology (3D printing). Experimental results were compared with finite element simulation results, which were in a good agreement. As expected, auxetic structures showed a much better performance in energy absorption compared to the honeycomb structure. So that the energy absorption of the arrowhead structure was 161% higher than the honeycomb structure.
    Keywords: Auxetic Structures, Energy Absorption, Additive Manufacturing, Quasi-Static Compression Loading, Finite Element Analysis
  • M.M. Karimi, R. Aghaei Tough*, M.H. Nobakhti, M.J. Montazeri Pages 423-434

    The supersonic turbines are widely used in various industries and power generation systems, including gas turbines, space propulsion, heavy transport industries, and etc. In general, these turbines are used when a high specific work with a low fluid Mass flow is needed. It is possible to extract a high specific work from small height supersonic impulse blades in these turbines. To prevent losses due to the low blades aspect ratio, the turbine is used in partial-admission conditions; so that, the fluid flow is only fed from a part of the rotor. The degree of partial-admission and the type of blade profile are important factors that have significant effects on the turbine performance. The aim of this work is to design and investigate the effects of various types of impulse blade profiles on the turbine’s performance. A preliminary design code is developed in order to predict turbine performance. These results are evaluated using the experimental results. In the next step, using the calculation of design code, two-dimensional profiles are created using different design methods and numerically analyzed. Finally, the profiles that were better than the original model were studied by 3D numerical analysis. It was found that the performance parameters such as efficiency, power, and torque are increased by more than 8% in the selected best model, in comparison with the original model. Moreover, the total pressure loss is 12% decreased for the selected model. In general, the results show that the selected profile would have a superior performance.

    Keywords: Supersonic Turbine, Partial-Admission, Blade Profile, Turbine’s Performance
  • R. Jahangiri*, A. Allahverdizadeh, B. Dadashzadeh, H. Azimzadegh Pages 435-446

    In this research, nonlinear transverse vibrations of a fluid conveying microtube under parametric magnetic axial resonance condition is studied. For this purpose, nonlinear governing equations of transverse motion of beam-like microtube are derived using Reddy’s first-order shear deformation theory with considering the effect of fluid viscosity and fluid centripetal acceleration. In this model, nonlinear terms of Hetenyi foundation and nonlinear geometric terms of the Von-Karman theory under magnetic excitations in the presence of fluid flow beyond the flutter instability is considered. In the following, the effects of foundation parameters on the linear flutter specifications of fluid conveying magnetizable microtubes are studied. Then, the nonlinear system behavior for fluid flow velocities more than critical velocity corresponding to the coupling of the first and second vibration modes is studied using multiple scales method. Nonlinear response curves in velocities above critical velocity are obtained and effects of variations of various system parameters including flow velocity, amplitude, and frequency of the magnetic field, Hetenyi foundation stiffness constants, viscosity, and dimensions ratio on the nonlinear response of the system are investigated. Some results indicate that increasing the values of shear stiffness parameter of the Hetenyi foundation has an unstable effect so that with its increasing, the flutter instability occurs at lower frequencies.

    Keywords: Nonlinear Vibrations, Fluid Conveying Microtube, Viscoelastic-Hetenyi Foundation, Parametric Magnetic Resonance, Flutter
  • S.A.A. Akbari Mousavi*, GH. Faghani, H.R. Sheivani Pages 447-454

    One of the emerging methods of joining various metals is the use of laser beam welding in a variety of industries such as transportation, aerospace, radar, and marine construction, which reduces fuel consumption and thus reduces environmental pollution. In this study, the microstructure and mechanical properties of similar joints of aluminum alloy 6061 with a thickness of 2 millimeters have been investigated by the laser beam welding method with a high power of 5000 watts. Examined items include the effect of laser welding parameters such as power, frequency, and welding speed on microstructural and mechanical properties. Microstructural analysis results using an optical and scanning electron microscope show that in the process, the microstructure of the weld in the base metal to the center of the weld region changed from the dendritic column to the parallel dendritic zone and eventually reached the equiaxed dendritic area, due to the higher input temperature and consequently less cooling rate. Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) showed no significant change in the chemical composition. Investigating the mechanical properties using hardness measurement, and the tensile testing showed that the hardness in the fusion zone was lower than other base metal zones, and the optimized sample was failed in the weld zone. The tensile strength of the optimum welding sample is approximately equal to half the tensile strength of the base metal.

    Keywords: Laser Welding, Mechanical Properties, Microstructure, Aluminum 6061, Dendrites, Columnar
  • A. Gholami, M. Majidi*, S. Raeisdana, V. Tavoosi Pages 455-463

    The torque feedback of the vehicle's steering wheel or driver perception of the steering wheel is one of the aspects of steering quality that has been investigated extensively in recent decades. In this paper, the driver model for sensing torque feedback or haptic interaction between the vehicle equipped with a steer-by-wire system (SWB) and the driver has been designed. The driver model consists of a preview model and a neuromuscular model. The preview driver model calculates the desired angle of the steering wheel to follow the path, and the neuromuscular driver model that can perceive real-time torque feedback determines the real angle of the steering wheel according to muscular system transfer functions to follow its desired angle. Calculating of torques on the steering wheel requires estimation of the tire-road forces. Whereas directly calculating the tire-road forces is too difficult, particularly in the lateral vehicle dynamics, suitable estimator to estimate these forces designed. The simulation results using the Carsim and Simulink software indicate that the driver model performance improved 63 % when torque feedback is enabled. So the designed driver model with torque feedback has an important role in controlling and vehicle steering in conducting double lane-change maneuvers.

    Keywords: Neuromuscular Driver Model, Torque Feedback, Steer-by-Wire, Estimator, Haptic
  • M.M. Fakhari, H.R. Bokaei, B. Shahriari* Pages 465-471

    In this paper, the effect of nozzle divergent section geometry on fluid flow and heat transfer within the convergent-divergent nozzle numerically and experimentally is investigated. Axisymmetric supersonic flow simulation for the converging-diverging nozzle is conducted. The flow field is a steady turbulent two-dimensional flow. The working fluid is a combustion product and is considered as a compressible ideal gas. The flow field is simulated using the commercial code FLUENT. The equations are discretized implicitly with the second order of accuracy. In this study, two convergent-divergent nozzles have been analyzed that the divergent part of one is a cone-shaped and the other is bell-shaped. The calculated parameters in the simulation have been compared with the experimental results. Based on the simulation results and the values obtained in the experimental test, the error is less than 4% that is acceptable and appropriate. According to the results, flow simulation accuracy is appropriate.

    Keywords: Convergent-Divergent Nozzle, Numerical, Experimental Study, Fluid Flow, Heat Transfer
  • S.A. Moafi, F. Najafi* Pages 473-482

    In this paper, an intelligent powerful control scheme is presented for a lower-limb rehabilitation robot. The focus of this study is on maintaining patient safety, focusing on the concept of assist as needed to improve the efficacy of robotic rehabilitation exercises and intelligent controller behavior. The proposed control scheme is consists of force field control and fuzzy logic control. Gravity compensation, friction forces, and interaction torque have been considered to the dynamic model of the system. The force field control method creates a virtual wall along the desired trajectory in the sagittal plane that can guide the patient's gait. Force field control parameters are selected using the fuzzy logic control rules o improve the concept of assist as needed for the rehabilitation robot in order to make a freedom of action for the patient. Therefore, the fuzzy logic control algorithm was proposed to improve the behavioral quality of the rehabilitation robot depending on the patient's ability in the gait process. In this regard, the proposed control scheme has been implemented for the lower-limb rehabilitation robot system. Simulation results show the efficiency of the proposed controller to improve the quality of motorized gait training.

    Keywords: Lower-Limb Rehabilitation Robot, Force Field Control, Fuzzy Logic
  • A. Bagheri Bami, S. Amini*, R. Teymouri Pages 483-496

    The ball deep rolling process is used to improve the surface properties of the workpiece. In this research, the optimum state was determined using the design of the experiment to improve the properties including optimum hardness and roughness. It was determined 3 passes and the type of traditionally and ultrasonic process and proposed regression model at the speed of 1000mm/min. In this case, it showed the hardness of 131 micro vickers and also determined minimum roughness in the mean roughness of 0.179 microns and the maximum roughness of 1.01 microns. The microstructure and tensile tests have been investigated in the optimal sample, compared to the surface topographic reference sample. The microstructure has been shown the decreases from about 30-50 microns to about 300 nanometers in thickness at about 50 microns below the surface by scanning electron microscopy. The tensile stress and percentage increase in length were determined by 10% and 29% increase, respectively by the tensile strength test. Topography has also shown the reduction of roughness by 40%. The hardness of the subsurface was studied in the thickness of the workpiece and it was compared to the same traditional and modern optimum specimen. The result showed the effect of increasing the hardness due to the of the structure fracture and strain rate.

    Keywords: Ultrasonic, Tensile Test, Topography, Roughness, Hardness
  • Sh. Amini Nejad, G.H. Majzoobi*, S.A.R. Sabet Pages 497-506

    In this research, the effect of strain rate on the tensile behavior of the graphene/epoxy nanocomposites was investigated. The specimens were prepared for 0.05, 0.1, 0.3 and 0.5 wt.% graphene oxide and were subjected to tensile tests at different strain rates. The experimental results showed that the maximum improvements in the tensile strength, the modulus, and nanocomposite were 9%, 16%, and 0.1 wt.%, respectively. Also, the results indicated that the epoxy and its nanocomposites were sensitive to the strain rate. The rate sensitivity decreased with the increase of the graphene weight percentages. Moreover, it was shown that by increasing the strain rate, the tensile strength and modulus for pure epoxy were improved by 15.8% and 16.8%, respectively. In this study, the appropriateness and applicability of the Johnson-Cook material model for describing the stress-strain relation of the nanocomposites were examined by a combined experimental-numerical-optimization technique. The numerical simulations were carried out using Abaqus commercial program and the optimizations were performed using the Surrogate modeling. The results showed that the Johnson-cook model is not accurate at very low strain rates. However, the accuracy of the model was remarkably improved by increasing the graphene weight percentage or increasing strain rate.

    Keywords: Epoxy, Graphene Oxide, Strain Rate, Strength, Johnson-Cook Model
  • A.A. Shami, S.E. Moussavi Torshizi*, A. Jahangiri Pages 507-512

    Superheater tubes are the most critical components of the power plant’s boiler. These tubes are subject to degradation such as creep and overheating, due to the hard operating conditions (exposure to high temperature and pressure for a long period). Therefore, it is important to diagnose and prevent these failures. The failure report in a 320-megawatt power plant indicates that most tube ruptures are concentrated in a particular region of the platen superheater (radiative superheater). The investigation of broken tubes shows that the temperature of the tubes in this area is higher than the other platen superheater’s regions. Three methods of metallography, oxide layer thickness measurement and thermal analysis using computational fluid dynamics were used to prove the existence of higher temperatures at the point of breakdown. All three methods provide the same results. The results of surveys confirm this significant temperature difference and show that the increase in the local temperature in the damaged tubes is due to the longer length of these tubes, which results in lower vapor mass flow rate, and absorb more heat due to the higher thermal surfaces of them.

    Keywords: Boiler, Platen superheater, Metallography, Oxide layer’s thickness, Thermal analysis
  • A. Ahmadlou, M.H. Sadeghi*, R. Ghaffari Torab Torki Pages 513-527

    Micro milling is widely used for producing industrial micro parts. In micromachining, approaching the depth of cut to tool cutting tip radius causes some problems in achieving desired surface quality and burr formation. It is impossible to use conventional deburring methods in micro parts due to the reduction of machining scale and the importance of high dimensional accuracy and surface quality. Therefore, it is important to comprehend micro end milling and the effect of process parameters on reducing these problems. In this study, the effect of spindle speed, feed rate and depth of cut on surface roughness and burr size during micro end milling of AISI1045 steel have been investigated using the response surface method. Two flute endmills with 0.8 mm diameters have been used in this study. Results show that feed rate with 55.26, 37.53 and 44.55 percent contribution on burr size in up milling side, down milling side and surface roughness is the most effective parameter in the micro end milling process. Selecting the maximum amount of spindle speed, feed rate, and the minimum amount of depth of cut causes minimum burr size in both up milling and down milling side. 36000RPM spindle speed, 5.7mm/s feed rate and 0.086 mm depth of cut causes the best surface quality in micro-milling of mentioned steel.

    Keywords: Micromachining, Micromilling, Burr Size, Surface Roughness