فهرست مطالب

  • سال پنجاهم شماره 2 (تابستان 1399)
  • تاریخ انتشار: 1398/12/20
  • تعداد عناوین: 30
|
  • مهران اکبرپور غازانی*، محسن ثقفیان صفحات 1-7

    سیستم های تبرید جذبی به دلیل دارابودن قابلیت استفاده از انرژی و گرمای خروجی از دیگر سیستم ها مورد توجه دانشمندان قرار گرفته اند. پایین بودن کارایی آنها باعث ارایه آرایش های متعددی برای این سیستم ها از طرف دانشمندان شده است. بررسی این سیستم ها از لحاظ قانون دوم ترمودینامیک باعث پیدا کردن دلایل مختلف پایین بودن کارایی آن ها خواهد شد. در این مقاله تغییرات ضریب عملکرد و بازده اگزرژتیکی سیستم تبرید جذبی تک اثره و دو و سه اثره جریان سری و موازی لیتیم بروماید آب با تغییرات دمای ژنراتور دما بالا در دماهای تبخیرکننده مختلف با استفاده از برنامه ی کامپیوتری نوشته شده در نرم افزار Engineering Equation Solver (EES) تحلیل شده است. نتایج به دست آمده نشان دهنده برتری سیستم های تبرید جذبی سه اثره نسبت به سیستم های دو اثره و تک اثره می باشد. این نتایج حاکی از برتری نسبی سیستم سه اثره موازی نسبت به سری است. هم چنین نرخ مبرد استفاده شده به گرمای داده شده به ژنراتور دما بالا برای سیستم های جریان موازی بیشتر از جریان سری و برای سیستم های سه اثره بیشتر از دو اثره و تک اثره می باشد.

    کلیدواژگان: سیستم تبرید جذبی، لیتیم بروماید- آب، تحلیل انرژی، تحلیل اگزرژی
  • امیری طیبی مصطفی، مسعود میرزائی*، غلامحسین پوریوسفی، علیرضا دوسست محمودی صفحات 9-15

    یکی از روش های مرسوم برای افزایش سرعت جریان، استفاده از نازل در مسیر آن است. در این مقاله، به منظور افزایش سرعت جریان در تونل باد سرعت پایین و انجام آزمایش در محدوده سرعت های بالاتر، بهترین پروفیل نازل با توجه به محدودیت هایی مانند مساحت ورودی نازل، طول نازل و سرعت ورودی جریان، ارزیابی می شود. در این راستا، برای بررسی تاثیر متغیرهایی مانند مساحت خروجی نازل، سرعت خروجی جریان، موقعیت نقطه عطف پروفیل نازل، یکواختی جریان خروجی و طول موثر اتاق آزمون، میدان جریان در داخل نازل به روش عددی شبیه سازی شده و پروفیل مناسب برای نازل طراحی می شود. در انتها، با ساخت نازل طراحی شده و نصب آن در داخل تونل باد، کیفیت جریان به روش تجربی مورد ارزیابی قرار می گیرد. طبق نتایج به دست آمده، سرعت جریان آزاد در داخل اتاق آزمون حدود 30% افزایش پیدا کرده و میزان غیریکنواختی جریان تا 1%±  کاهش یافته است.

    کلیدواژگان: نازل، تونل باد، سرعت جریان، طراحی عددی، بررسی تجربی
  • پارمیدا باقری، رضا انصاری خلخالی*، مجید علی طاولی، سعید روحی گرکرودی صفحات 17-26
    در این مقاله، روش المان محدود برای مطالعه رفتار کمانش و خواص مکانیکی نانو مخروط های کربنی دو جداره استفاده شده است. به این منظور، نانو مخروط های دو جداره با طول ها و زوایای مختلف و تحت شرایط تکیه گاهی متفاوت مورد بررسی قرار می گیرد. با توجه به شباهت بین ساختار نانوسازه ها و قاب فضایی برای ساختار های نانو، از روش مکانیک سازه ای برای مطالعه رفتار مکانیکی نانومخروط ها استفاده می گردد. در این روش، نانو مخروط های کربنی به عنوان قاب فضایی در نظر گرفته می شوند و برای مدل کردن اتم ها و پیوند ها به ترتیب از المان های تیر و جرم استفاده می شود. برای تعیین خواص المان های تیر از برابری مکانیک سازه ای و مکانیک مولکولی استفاده می شود. نتایج نشان می دهد که مدول الاستیسیته نانو مخروط های کربنی دو جداره با افزایش زاویه راس و افزایش طول کاهش می یابد. همچنین با مقایسه تاثیر تغییرات در دو عامل طول و زاویه راس، زاویه راس تاثیر بیشتری را روی نیروی فشاری بحرانی می گذارد. نیروی فشاری بحرانی در نانو مخروط های کربنی دو جداره با افزایش زاویه راس نانومخروط، افزایش و با افزایش طول کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: مدل سازی المان محدود، نانو مخروط کربنی دو جداره، مدول الاستیسیته، نیروی فشاری بحرانی
  • داود پورعبداله، سیدعبدالکریم پیمبرپور، امیرفرهاد نجفی*، سیداحمد نوربخش صفحات 27-36

    بهره مندی از ایندیوسر جهت جلوگیری از کاهش فشار حدفاصل ورودی پمپ گریز از مرکز تا ابتدای پره و بهبود عملکرد آن در سرعت های مخصوص مکش بالا، دارای کارکرد موثری می باشد. ایندیوسر چرخی محوری با تعداد پره ی کمتر از چرخ پمپ (3 یا 4) و زاویه ی حمله ی کوچک بوده، در بالادست محور چرخ پمپ نصب و با آن می چرخد. در این تحقیق پس از طراحی ایندیوسر برای یک پمپ، عملکرد آن با تغییر پارامترهای هندسی به صورت عددی مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج عددی نشان داد که افزایش نسبت گام از 24/. به 48/. باعث افزایش فشار از 10% به 34% می شود در صورتیکه با افزایش نسبت طول به قطر از  به ، افزایش فشار تقریبا ثابت و برابر 23% می گردد. ملاحظه شد که با افزایش گام در دبی های کم، هد تولیدی چرخ پمپ کاهش می یابد. این موضوع می تواند بعلت عدم تبعیت جریان از هندسه ایندیوسر و در نتیجه ایجاد شرایط نامناسب در ورودی چرخ پمپ باشد. اما با کاهش آن در دبی های بالا، هد مذکور، بعلت ایجاد چرخش معکوس در خروجی ایندیوسر و ورودی پمپ، افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: ایندیوسر، پمپ گریز از مرکز، نسبت گام پره، نسبت طول به قطر پره، تحلیل عددی
  • علی تکلوبیغش، علی شهرجردی* صفحات 37-45

    در این مقاله، ارتعاش آزاد یک ورق مستطیلی تابعی تقویت شده با نانولوله های کربنی با استفاده از نظریه جدید تغییر شکل برشی مرتبه بالای مثلثاتی بررسی می گردد. نانولوله های کربنی در راستای ضخامت ورق به صورت یکنواخت، متقارن و نامتقارن توزیع شده اند. بستر الاستیک پاسترناک یا دو پارامتری در مدل سازی استفاده شده و همچنین برای محاسبه خواص ورق قانون جدید مخلوط ها بکارگرفته شده است. معادلات حاکم بر مسئله با استفاده از اصل همیلتون به دست آمده و برای یک ورق مستطیلی با شرایط مرزی چهار طرف تکیه گاه ساده با استفاده از روش ناویر حل شده اند. درنهایت اثر پارامترهای مختلف، مانند توزیع مختلف نانولوله ها، خصوصیات هندسی ورق، ثابت فنری وینکلر و ثابت برشی نوع پاسترناک، روی رفتار ارتعاشی ورق بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که مقادیر فرکانس طبیعی به ازای افزایش نسبت ضخامت به عرض ورق (h/b) و کاهش نسبت طول به عرض ورق (a/b) و نیز افزایش ضرایب بستر الاستیک افزایش می یابد به طوری که به ازای  بزرگتر از 10000 و  بزرگتر از 1000 تغییرات در مقادیر فرکانس طبیعی، بسیار کاهش یافته و محسوس نخواهد بود، همچنین بالاترین مقادیر فرکانسی مربوط به توزیع X و پایین ترین مقادیر مربوط به توزیع O می باشد.

    کلیدواژگان: ارتعاش آزاد، نظریه جدید مرتبه بالای مثلثاتی، نانولوله های کربنی، بستر الاستیک
  • محمد جعفری*، محمد حسین بیاتی چالشتری، فاطمه کریمی کناری، احمد معتمدنژاد صفحات 47-56

    در این مقاله، بر پایه ی نظریه ترموالاستیسیته ی دوبعدی حالت پایا، تاثیر پارامترهای موثر بر میدان تنش ایجاد شده در اطراف گشودگی غیردایروی واقع در صفحه نامحدود همسانگرد تحت یک چشمه گرمایی، بررسی می شود. صفحه همسانگرد در نزدیکی گشودگی دارای چشمه گرمایی نقطه ای بوده و مرز گشودگی، عایق می باشد. نتایج تنش مقاله حاضر با استفاده از توابع پتانسیل مختلط، به کارگیری نگاشت همنوا و حل معادلات انتگرالی، به دست آمده است. روش استفاده شده در این تحقیق، بسط روش متغیر مختلط برای صفحات نامحدود همسانگرد حاوی گشودگی دایره ای و بیضی شکل است. شعاع انحنای گوشه های گشودگی و زاویه چرخش گشودگی از جمله پارامترهای مورد بررسی هستند. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهند که پارامتر شعاع انحنای گوشه گشودگی تاثیر بسزایی در توزیع تنش اطراف گشودگی و تنش اطراف چشمه گرمایی دارند.

    کلیدواژگان: روش متغیر مختلط، نگاشت همنوا، چشمه گرمایی نقطه ای، گشودگی غیردایروی
  • محمد حسنی ریکانی، شهرام خلیل آریا، وحید زارع* صفحات 57-66

    در این تحقیق یک سیستم تولید سه گانه بر مبنای پیل سوختی اکسید جامد با سوخت مستقیم آمونیاک، پیشنهاد شده و مورد بررسی قرار گرفته است. این بررسی شامل مدل سازی ترمودینامیکی پیل سوختی به منظور تحلیل انرژی و اگزرژی اجزاء و در نهایت محاسبه بازده انرژی و اگزرژی سیستم تولید سه گانه است. در سیستم پیشنهادی از یک پیل سوختی اکسید جامد با الکترولیت هیدروژن-پروتونی، به عنوان مولد اصلی استفاده شده که بر اساس نتایج گزارش شده پیشین، بیشترین بازده را برای پیل های سوختی با سوخت آمونیاک دارا می باشد. در ادامه، تاثیر پارامترهای مهمی چون چگالی جریان، دما و فشار کاری سیستم و فاکتور بهره گیری از سوخت، روی عملکرد سیستم تولید سه گانه، مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس نتایج بدست آمده، با در نظر گرفتن دما و فشار کاری K  1073 و kPa 505 برای پیل سوختی، فاکتور بهره گیری از انرژی و بازده اگزرژی سیستم پیشنهادی، اعداد قابل توجه %9/108 و 75% بوده و با جایگزینی سیستم تولید سه گانه پیشنهادی به جای پیل سوختی تنها، فارغ از بار سرمایشی و گرمایشی تولید شده، توان تولیدی به میزان kW 633، افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: سیستم تولید سه گانه، پیل سوختی اکسید جامد، آمونیاک، تحلیل انرژی و اگزرژی
  • حسین حسن نیا، اصغر علیزاده داخل* صفحات 67-76

    یک مبادله کن گرمایی پوسته- لوله با بافل میله ای با استفاده از نرم افزار HTRI و روش دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) شبیه سازی گردید. نتایج به دست آمده از هر دو مدلسازی با داده های تجربی در دسترس مقایسه شد. همچنین اثر فاصله بافل ها و سرعت جریان سیال سرد بر کارایی مبادله کن گرمایی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد که کاهش فاصله بافل ها سبب افزایش انتقال گرما در مبادله کن می شود. با این حال، کم کردن بیش از حد فاصله بافل ها می تواند موجب کاهش قابل توجه انتقال گرما گردد. در مقایسه دو روش به کار گرفته شده برای شبیه سازی مبادله کن گرمایی پوسته- لوله با بافل میله ای، می توان گفت استفاده از نرم افزار HTRI آسانتر و سریعتر از روش CFD است و پاسخ های قابل قبولی را به دست می دهد. از طرف دیگر دقت نتایج حاصل از CFD بیشتر است، همچنین جزئیات پروفایل های دما و سرعت سیال در داخل مبادله کن، قابل محاسبه و تجزیه و تحلیل است. نتایج این تحقیق می تواند گامی موثر در توسعه کاربرد این نوع مبادله کن و بازطراحی آن باشد.

    کلیدواژگان: مبادله کن گرمایی، بافل میله ای، دینامیک سیالات محاسباتی، HTRI
  • مهرداد خاندائی*، حمید عربی، محمد بیگ محمدی صفحات 77-82
    ضریب اصطکاک در سطح تماس قالب و قطعه کار یکی از عوامل مهمی است که تاثیر قابل توجهی بر مراحل طراحی یک فرایند آهنگری دارد. تا کنون روش های مختلفی توسط محققان برای اندازه گیری اصطکاک مورد استفاده قرار گرفته اند که همگی دارای مزایا و معایبی می باشند. در این مقاله، روش جدیدی به نام فشار قالب باز میله برای اندازه گیری اصطکاک معرفی شده و مورد بررسی عددی و تجربی قرار گرفته است. با توجه به اینکه آلیاژهای تیتانیوم از نوع آلیاژهای کارسخت پذیر هستند و ارزیابی اصطکاک در فرآیندهای شکل دهی تیتانیوم اهمیت بالایی دارد، لذا در آزمون تجربی، یک نمونه از جنس Ti-6Al-4V مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که حساسیت این روش نسبت به میزان ضریب اصطکاک در حد مطلوبی بالا است؛ به طوری که منحنی های نمودار کالیبراسیون آزمون به خوبی از یکدیگر تفکیک می شوند. همچنین شکل هندسی قطعه کار سبب می شود تا سطح افزایی بالایی در حین انجام آزمون صورت بگیرد.
    کلیدواژگان: اصطکاک، آزمون ارزیابی اصطکاک، فرآیند آهنگری، فشار قالب باز میله، نمودار کالیبراسیون اصطکاک، آلیاژ Ti-6Al-4V
  • عبدالامیر بک خوشنویس*، نعیم عباسقربانی، محمد جواد ایزدی یزدی صفحات 83-91

    در این تحقیق به بررسی تجربی اثرات آشفتگی جریان ورودی بر روی ضریب پسای سیلندرهای پشت سرهم با قطرهای ناهمسان و در اعداد رینولدز مختلف پرداخته شده است. آزمایش ضریب پسا برای سیلندر پایین دست در قطرهایmm  5/15A= وmm  3/21B=، در دو فاصله طولی بین مراکز دو سیلندر و در پنج عدد رینولدز بر اساس قطر سیلندر بالادست انجام شده است. شدت اغتشاشات تولیدی 5/4 و 7 درصد در ورودی اتاق آزمون تونل باد ایجاد شدند. موقعیت قرارگیری سیلندر بالادست نسبت به سیلندر پایین دست در پنج زاویه 0، 5/22، 45، 5/67 و90 درجه تغییر می کند. نتایج برای سیلندر پایین دست در شدت اغتشاشات 5/4 درصد نشان می دهند که با افزایش نسبت قطر سیلندرها و افزایش فاصله طولی بین دو سیلندر، ضریب پسا افزایش می یابد. اما با افزایش زاویه قرارگیری سیلندر بالادست نسبت به سیلندر پایین دست، ضریب پسا روندی متغیر دارد که به ماهیت جریان بستگی دارد. در نهایت با افزایش میزان درهمی جریان، ضریب پسا در تمامی مراحل آزمایش به شدت کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: ضریب پسا، آرایش متناوب، شدت اغتشاشات جریان، لودسل
  • حمیدرضا رضایی آشتیانی*، صالح بیاتی صفحات 93-101

    امروزه معیار ارزیابی بهره وری تولید در صنعت، تولید در کوتاه ترین زمان ممکن، با کمترین هزینه و بالاترین کیفیت می باشد. فرآیند هیدروفرمینگ به علت ویژگی های منحصر به فرد آن، به طور فزاینده ای در صنایع نظامی، خودروسازی، هوا فضا و دوچرخه سازی در حال استفاده می باشد. اغلب لوله های هیدروفرم شده توسط چندین مرحله فرآیند بارگذاری تولید می شوند که با انتخاب مناسب شرایط بارگذاری شامل فشار داخلی و پیشروی محوری می توان شکل پذیری ماده را بهبود داده و از بوجود آمدن عیوب مختلف در این فرآیند و قطعه نهایی تولیدی جلوگیری کرد. در این مطالعه به یافتن روشی کارآمد جهت دستیابی به مسیر بارگذاری مناسب فرآیند هیدروفرمینگ لوله پرداخته شده است، بطوری که مسیر بارگذاری مناسب در این فرایند با استفاده از الگوریتم کنترل فازی که با کنترل مناسب بارگذاری مانع از کرنش بیش از اندازه لوله در حال تغییرشکل و یا شکست آن شود، تعیین می گردد. برای این منظور و با توجه به مزیت های منطق و کنترل فازی از الگوریتم کنترل فازی ممدانی و با استفاده از کد نرم افزار المان محدود Abaqus برای کنترل فرآیند هیدروفرمینگ لوله استفاده شد. اندازه گیری های چروکیدگی و تغییر ضخامت بدست آمده از شبیه سازی به عنوان ورودی در کنترل فازی استفاده شده و خروجی کنترل فازی جهت تنظیم مسیر بارگذاری استفاده می شود. الگوریتم کنترل کننده طوری طراحی شده است که انبساط قطعه را بیشینه کرده و به طور هم زمان تغییرات ضخامت دیواره و چروکیدگی را حداقل می کند. مقایسه نتایج عددی با نتایج تجربی حاکی از دقت قابل قبول شبیه سازی ها و مدل ارائه شده جهت پیش بینی مسیر بارگذاری و رفتار ماده می باشد.

    کلیدواژگان: هیدروفرمینگ لوله، مسیر بارگذاری، کنترل فازی، چروکیدگی، تغییر ضخامت
  • رضا سرایلو، سعید رهنما* صفحات 103-112

    پدیده جدایش لایه یکی از عیوبی است که در سازه های ساندویچی تقویت شده با الیاف کامپوزیتی اتفاق می افتد. از این رو، در این مقاله کمانش، اثر جدایش و رشد جدایش در بارگذاری فشاری بررسی شده است. رشد جدایش توسط المان های چسبنده به همراه کد نقص در نرم افزار المان محدود آباکوس مدل شده است. در این تحقیق جدایش و رشد جدایش بین پوسته های کامپوزیتی و هسته مورد بررسی قرار گرفته است. در این مدل، سه شبیه سازی انجام گرفته است و نتایج آن، با نتایج تحقیقات گذشته مقایسه شده است. مدل اول سازه بدون نقص، مدل دوم سازه با در نظر گرفتن نقص اولیه جدایش و بدون رشد آن، مدل سوم، سازه با در نظر گرفتن نقص اولیه جدایش و رشد آن می باشد. در مدل دوم و سوم جدایش اولیه با طول های 25 و 50 میلی متر در نظر گرفته شده است. نتایج در مدل دوم و سوم حاکی از دو مرحله ای بودن در نمودار نیرو- تغییر مکان است که وقوع کمانش محلی در محل جدایش را توجیه می کند. همان طور که انتظار می رفت افزایش طول جدایش اولیه باعث کاهش در بار کمانشی محلی و هم بار کمانشی کلی می شود. همچنین، بر خلاف تحقیقات گذشته با در نظر گرفتن رشد جدایش و استفاده از کد نقص در این پژوهش نتایج و نمودارهای نیرو- تغییر مکان به نتایج تجربی نزدیک تر شده است.

    کلیدواژگان: کمانش سازه های ساندویچی، جدایش لایه، رشد تورق، چندلایه های کامپوزیتی
  • مسعود سبزی*، منصور فرزام صفحات 113-122

    در این پژوهش به بررسی تاثیر دمای پیرسازی بر مود شکست و مکانیسم سایش در فولاد هادفیلد پرداخته شده است. برای این منظور، ابتدا پنج بلوک از فولاد هادفیلد ریخته گری شدند. سپس هر پنج بلوک تحت عملیات حرارتی آستنیته در دمای °C1100 به مدت 2 ساعت قرار گرفته و بلافاصله در آب خالص سریع سرد شدند. سپس یک بلوک در شرایط آستنیته شده باقی مانده و چهار بلوک دیگر تحت عملیات حرارتی پیرسازی در دمای 450، 500، 550 و °C600 به مدت یک ساعت قرار گرفتند. در مرحله ی بعد، آزمایش های کشش تک محوره، سختی سنجی به روش ویکرز و سایش به روش پین روی دیسک بر روی هر پنج نمونه انجام شد. برای بررسی ریزساختار از میکروسکوپ نوری و برای بررسی سطوح شکست و مکانیسم سایش از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. مشاهدات میکروسکوپ نوری نشان داد که افزایش دمای پیرسازی منجر به افزایش میزان رسوبات کاربیدی و کاهش اندازه دانه های آستنیت در ریزساختار فولاد هادفیلد می شود. نتایج آزمایش های مکانیکی نشان داد که افزایش دمای پیرسازی منجر به افزایش سختی، استحکام و مقاومت به سایش فولاد هادفیلد شده، ولی در عوض کرنش شکست آن را به شدت کاهش می دهد. همچنین تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از سطوح شکست و سایش نشان داد که افزایش دمای پیرسازی منجر به ایجاد شکست ترد شده و در تمام نمونه های پیرسازی شده، سایش چسبان اتفاق می افتد.

    کلیدواژگان: فولاد هادفیلد، دمای پیرسازی، مکانیسم سایش، نوع شکست، ریزساختار
  • مهدی شعبان، محمد ملاعلی پور* صفحات 123-131

    استفاده از سازه های ساندویچی که از هسته های موجدار ساخته شده است، درصنایع متفاوتی مانند صنایع خودرو، هوافضا، کشتی سازی کاربرد وسیعی پیداکرده است. هسته های موجدار در وسط سازه های ساندویچی، سبب افزایش تحمل بار خمشی بالاتر می شود. برای اولین بار دراین مقاله، پانل ساندویچی با هسته موجدار با استفاده از یک حل تحلیلی مبتنی روش سری توانی بررسی شده است. بکارگیری روش سری توانی محدودیت های اعمال شده در تحقیقات گذشته را برای شرایط مرزی خاص به منظور حل تحلیلی معادلات نخواهد داشت. در ابتدا معادلات دیفرانسیل پاره ای حاکم با تکیه بر سری دوگانه مک لورن بر اساس نظریه مرتبه اول ورق بسط داده شده اند و سپس با توجه به شرایط مرزی متنوع حل شده اند. در این مقاله فرض شده است که پانل ساندویچی بر روی تکیه گاه الاستیک قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از این روش با مراجع دیگر صحه گذاری شده است. درادامه مقاله، تاثیر پارامترهای هندسی مختلف از قبیل ضخامت روکش ها، ضخامت هسته، زاویه، طول گام، نوع شرایط تکیه گاهی و سختی تکیه گاه الاستیک مورد بررسی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: پانل ساندویچی، هسته موجدار، حل تحلیلی، تکیه گاه الاستیک، خمش
  • حسنی شکری، محمد حسن کیهانی، محمود نوروزی* صفحات 133-141

    در این تحقیق، برای نخستین بار ناپایداری انگشتی لزج در جابجایی مخلوط شدنی سیال نیوتنی بوسیله ی سیال ویسکوالاستیک در یک محیط متخلخل ناهمسانگرد مورد مطالعه قرار گرفته است. مدل سازی سیال ویسکوالاستیک توسط معادله ساختاری اولدروید-بی صورت گرفته است. تاثیرات پراکندگی عرضی و طولی وابسته به سرعت محیط بر روی ناپایداری انگشتی با کمک آنالیز پایداری خطی و شبیه سازی غیر خطی بررسی شده است. نتایج آنالیز پایداری خطی نشان می دهد که هر چه نسبت پراکندگی در جهت عمود بر جریان به جهت جریان افزایش یابد، نرخ رشد ناپایداری کاهش خواهد یافت و جریان پایدارتر می شود. شبیه سازی غیرخطی با کمک روش طیفی و تبدیلات هارتلی انجام شده و نتایج شامل کانتورهای غلظت، منحنی های میانگین غلظت عرضی و طول اختلاط خواهد بود. نتایج شبیه سازی غیرخطی نشان می دهد که با افزایش پراکندگی محیط متخلخل در جهت جریان نسبت به جهت عمود بر آن، جریان ناپایدارتر شده و انگشتی ها با شدت بیشتری رشد می کنند.

    کلیدواژگان: ناپایداری انگشتی، سیال ویسکوالاستیک، محیط ناهمسانگرد، آنالیز پایداری خطی، شبیه سازی غیر خطی
  • ارسلان قجر، سید آرش سید شمس طالقانی*، محمدرضا سلطانی، مهران مصدری صفحات 143-151

    مشخصه های آیرودینامیکی یک هواپیما با پیکربندی بال مثلثی، هنگام برخاست و نشست، بطور قابل توجهی تحت تاثیر زمین قرار دارد. در این تحقیق اثر استاتیکی زمین روی یک مدل هواپیمای بال مثلثی 60 درجه با لبه های تیز متقارن به همراه بدنه و دم عمودی بصورت تجربی در تونل باد کم سرعت مورد مطالعه قرار گرفت. تونل باد مذکور از نوع مدار بسته و دارای مقطع آزمون باز به ابعاد 2/2 متر در 8/2 متر  و حداکثر سرعت 90 متر بر ثانیه می باشد. تغییرات فشار دینامیکی در میدان جریان مقطع آزمون از مقدار متوسط کمتر 2/0 درصد و مقدار شدت اغتشاشات جریان مقطع آزمون در مرکز مقطع حدود 13/0 درصد می باشد. در تستهای مذکور اثرات زمین با استفاده از یک صفحه ثابت با ارتفاع قابل تغییر شبیه سازی شده است. نتایج نشان داده است که با کاهش فاصله از زمین نیروی برآ افزایش، نیروی پسای القایی کاهش، پسای کل افزایش و گشتاور پیچشی دماغه پایین به صورت غیر خطی افزایش پیدا کرده است. نرخ افزایش ضریب برآ در نواحی خطی با کاهش فاصله از زمین افزایش پیدا کرده است. در نواحی غیر خطی نیز روند افزایش ضریب برآ با کاهش فاصله از زمین وجود داشته اما میزان افزایش بخاطر انفجار گردابه ها و جدایش جریان از روی سطح کاهش محسوسی داشته است. در زوایای حمله مثبت بیشترین درصد افزایش ضریب برآ مربوط به زاویه حمله 5 درجه بوده است که بدلیل وجود جریان گردابه ای کامل روی کل سطح بال می باشد. کمترین درصد افزایش مربوط به زاویه حمله 30 درجه بوده است.

    کلیدواژگان: تونل باد، شبیه ساز زمین، بال مثلثی، ضریب آیرودینامیکی
  • محمدقاسم کاظمی، محسن منتظری* صفحات 153-162
    در این مقاله به طراحی یک سیستم آشکارساز عیب مقاوم با تلفیق باندگراف و مشاهده گر ورودی نامعلوم پرداخته شده است. روش پیشنهادی یک سیستم آشکارساز عیب دو مرحله ای بوده که در هر مرحله برخی معیارهای مطلوب یک سیستم تشخیص عیب در نظر گرفته می شود. در مرحله اول، مبتنی بر مدل باندگراف، معادلات فضای حالت بر اساس متغیرهای انرژی استخراج شده و با استفاده از مشاهده گر ورودی نامعلوم حالت ها و خروجی های سیستم به نحوی تخمین زده می شوند که نسبت به اغتشاشات وارده به سیستم بی تاثیر باشند. سپس با استفاده از فرم روابط تحلیلی افزونگی بر حسب خطای تخمین خروجی که شامل تاثیر عیب بوده و تاثیر اغتشاش در آن برطرف شده است به آشکارسازی عیب پرداخته می شود. به منظور آشکارسازی عیب از آستانه تطبیقی استخراج شده از جمله نامعین روابط تحلیلی افزونگی بر حسب خطا استفاده می شود. نتایج شبیه سازی برای یک سیستم تعلیق فعال خودرو نشان دهنده عملکرد بسیار مناسب روش پیشنهادی است.
    کلیدواژگان: آشکارسازی مقاوم عیب، تضعیف اغتشاش، باندگراف، آستانه تطبیقی، مشاهده گر ورودی نامعلوم
  • اسماعیل لکزیان*، داوود حسین زاده صفحات 163-167

    در این  مقاله مبادله کنی در نیروگاه توس مشهد که در یک کمپرسور هوا به عنوان کولر میانی استفاده می شود مورد مطالعه قرار گرفته است. هدف از این مقاله افزایش راندمان این کولر میانی با افزایش سطح انتقال گرما همراه با حفظ اندازه پوسته و آرایش لوله ها است. طبق نتایج بدست آمده با افزایش تعداد لوله ها از 66 به 74 عدد  مساحت انتقال گرما 13 درصد افزایش یافته است و که به دنبال آن راندمان مبادله کن گرمایی (کولر میانی)  از 16/81 درصد به 7/82 درصد افزایش یافت. این افزایش راندمان مبادله کن باعث افزایش راندمان کمپرسور از 41 درصد به 42 درصد شد که این باعث صرفه جویی  توان الکتریکی در موتور کمپرسور می شود. مقدار توان صرفه جویی شده 12/1کیلو وات ساعت می باشد.

    کلیدواژگان: مبادله کن پوسته لوله، پارامترهای تاثیرگذار، بهینه سازی، ضریب انتقال گرما
  • مهدی مجاهدی* صفحات 169-177

    در مقاله حاضر، توزیع غیریکنواخت دما و آثار آن در بلور میله ای که تحت پرتوهای گوسی و سوپرگوسی قرار دارد، به روش تحلیلی بررسی می شود. بلور به صورت یک میله با خواص ترمومکانیکی ایزوتروپیک فرض شده که با استفاده از پرتوهای دمش طولی برانگیخته می گردد. پرتوی دمش به سه صورت گوسی، سوپر گوسی مرتبه دوم و سوپر گوسی مرتبه سوم در نظر گرفته شده و اثرات هریک بر توزیع دما و عدسی گرمایی بایک دیگر مقایسه می شود. با توجه به نوع پرتو دمشی، توان گرمایی ایجادشده در داخل بلور، در هر یک از حالت های گوسی و سوپرگوسی محاسبه شده و معادله  توزیع دما به روش تحلیلی حل شده و  در ادامه یک فرم بسته برای توزیع دمای بلور تعیین می گردد. پاسخ به دست آمده با نتایج المان محدود و تجربی مقایسه و در نهایت توزیع دما و میزان عدسی شدگی در توان های مختلف محاسبه می شود. نتایج نشان می دهد که در دمش سوپر گوسی، بیشینه دما کوچک تر از دمش گوسی بوده و نقطه کانونی در فاصله بزرگ تری (از سطح ورودی دمش) نسبت به حالت گوسی اتفاق می افتد.

    کلیدواژگان: پاسخ تحلیلی، دمش پیوسته، دمش سوپر گوسی، عدسی شدگی
  • حامد محمدیان، سعید فراهت*، مصطفی دهقانی محمدآبادی صفحات 179-186

    در تحقیق حاضر یک سیستم سرمایشی تابشی مورد مطالعه قرار گرفته است. در ابتدا پتانسیل شهر زاهدان برای استفاده از این نوع سیستم سرمایشی مورد بررسی قرار گرفت. سپس اثر پارامترهای دبی آب و حجم مخزن ذخیره بر روی میزان بار سرمایشی سیستم بررسی شد. برای شبیه سازی مخزن ذخیره از مدل لایه بندی گرمایی استفاده شده است. در این مقاله اثر تعداد لایه های گرمایی در دقت جواب خروجی مطالعه شده است. با توجه به یافته های پژوهش زاهدان دارای پتانسیل بسیار مناسبی برای استفاده از این سیستم است. از طرف دیگر بررسی های صورت گرفته بیانگر تاثیر مثبت افزایش دبی آب در کاهش دمای آب مخزن هستند. همچنین بیشتر کردن حجم مخزن ذخیره اگرچه باعث افزایش دمای آب مخزن می شود، ولی در ذخیره سازی سرمایش تاثیر مثبتی دارد. در نهایت نتایج نشان می دهند که برای شبیه سازی مخزن ذخیره به صورت لایه بندی گرمایی، در نظر گرفتن تعداد لایه های گرمایی بین 3 تا 10 لایه، خطای کمی در محاسبات وارد می کند.

    کلیدواژگان: سرمایش تابشی شبانه، پتانسیل سنجی، لایه بندی گرمایی، بار سرمایشی تابشی شبانه
  • اشکان محمود اقدمی، بهنام داودی* صفحات 187-196
    این مقاله به بررسی میزان صحت پیش بینی رفتار مواد با استفاده از دو معادله ساختاری جانسون- کوک و زرلی- آرمسترانگ در فرایند کشش سیم مسی پرداخته است. نیروهای کشش در فرایند کشش سیم در شرایط مختلفی از سرعت کشش و درصد کاهش توسط نیروسنج متصل به دستگاه کشش سیم اندازه گیری شدند. شبیه سازی المان محدود فرایند کشش سیم مطابق با شرایط تجربی با استفاده از معادلات جانسون- کوک و زرلی- آرمسترانگ انجام شد. کد معادلات ساختاری مذکور در زبان فورترن در قالب زیر برنامه VUHARD نوشته شده و در مسیر حل نرم افزار قرار داده شد. از نیروی کشش سیم اندازه گیری شده در آزمایش های تجربی به عنوان معیاری برای صحت سنجی نتایج حاصل از شبیه سازی استفاده شده است. با مقایسه نیروها مشاهده گردید که نتایج حاصل از معادله زرلی- آرمسترانگ نسبت به معادله جانسون- کوک نتایج نزدیک تری به نتایج تجربی دارد و در برخی موارد نیروهای کشش به دست آمده از شبیه سازی دقیقا منطبق بر نتایج تجربی هستند و این نشان دهنده دقت بالای مدل شبیه سازی ارائه شده و معادلات به کار گرفته شده است.
    کلیدواژگان: رفتار دینامیکی، معادله اساسی، جانسون-کوک، زرلی-آرمسترانگ، کشش سیم
  • مصطفی محمودی*، مهدی جهرمی، علیرضا کیالی، علی امینایی صفحات 197-205
    در تحقیق پیشرو مشخصه های عملکردی یک کمپرسور محوری در محدوده واماندگی با استفاده از روش محاسبات نرم افزاری و انطباق منحنی مور-گریتزر به صورت ترکیبی، بدست آمده است. با انجام مراحل طراحی روتور، حل عددی آن انجام شده و سپس با استفاده از منحنی درجه سه، نتایج بصورت نقشه کمپرسور در سه دور کاری 70، 90 و 100 درصد رسم شده است. بر اساس نتایج بدست آمده خطای محاسبات انجام شده با نتایج موجود در خصوص حداکثر فشار و دبی جرمی بسیار ناچیز است. برای خطای پیشبینی نقطه شروع ناپایداری ها خواهیم داشت؛ در دور کاری 100 درصد خطا در پیش بینی حداکثر فشار برابر 4490/0درصد و درمورد پیش بینی دبی جرمی در این نقطه برابر 8993/1 درصد می باشد؛ در دور کاری 90 درصد خطا در پیش بینی حداکثر فشار برابر 6685/0 درصد و در مورد پیش بینی دبی جرمی در این نقطه برابر 3578/4 درصد محاسبه شد و در دور کاری 70 درصد خطا در پیش بینی حداکثر فشار برابر 9363/0 درصد و در مورد پیش بینی دبی جرمی در این نقطه برابر 9353/8 درصد می باشد.
    کلیدواژگان: کمپررسور جریان محوری، مور-گریتز، شبیه سازی عددی، استال، نسبت فشار، دبی جرمی جریان
  • فراز مرادی، محمود چهارطاقی*، سیامک حسین پور صفحات 207-216

    در مقاله حاضر، یک سیستم تبرید جذبی آب-آمونیاک با استفاده از قوانین بقای جرم و انرژی با نرم افزار EES مدل سازی گردیده است، با برقراری ارتباط بین نرم افزارهای MATLABو EES تاثیر راندمان مبادله کن گرمایی مبرد بر پارامترهای عملکردی سیستم بصورت ترمودینامیکی مطالعه می گردد و عملکرد سیستم تحت حالات مختلف تحلیل می گردد؛ در حالت اول مشابه با آثار منتشر شده در ادبیات تحقیق تحت یک مقدار بهینه ارزیابی شده برای فشار پایین و دمای مولد متناسب با محدوده بررسی راندمان مبادله کن و در حالت دوم به علت ارتباط تنگاتنگ پارامترها در این سیستم، بهعنوان نوآوری کار حاضر تحت پارامترهای بهینه متناظر با تغییرات راندمان مبادله کن. نتایج نشان می دهد که با افزایش راندمان مبادله کن از 0 تا 1، فشار پایین بهینه، دمای بهینه مولد و ضریب عملکرد سیستم در محدوده های 8770/2-6217/0 بار، 6/114-6/152 درجه سلسیوس و 5923/0-2909/0 به ترتیب افزایش، کاهش و افزایش می یابد که نشان دهنده تاثیر قابل توجه این پارامتر بر پارامترهای عملکردی سیستم می باشد. همچنین، نشان داده شد که در کار حاضر مبادله کن گرمایی محلول از تجهیزات ضروری سیستم بوده و انتخاب آن با کارایی های بالای 95/73٪ بایستی توجیه اقتصادی داشته باشد.

    کلیدواژگان: مبادله کن مبرد، سیستم تبرید جذبی، آب-آمونیاک، مدل سازی، شبیه سازی
  • بابک معصوم پور*، محمد عطایی زاده، احسان نصوحی دهنوی، حسن حاج عبداللهی صفحات 217-224
    در این مقاله اثر نانوذرات مختلف بر بهینه سازی فنی-اقتصادی مبادله کن گرمایی پوسته و لوله بررسی شده است. اکسید آلومینیوم (Al2O3)و اکسید سیلیسیوم (SiO2) به عنوان نانوذارت بکار گرفته شده است. مدل سازی حرارتی بر اساس روش "ε-NTU" و بهینه سازی توسط الگوریتم ژنتیک چندهدفه برای افزایش کارایی و کاهش هزینه کلی سالیانه استفاده شده است. جانمایی لوله، قطرلوله، نسبت گام لوله، طول لوله، تعداد لوله، نسبت فاصله ی بفل، نسبت برش بفل، اختصاص جریان، تعداد گذر لوله و همچنین غلظت حجمی نانوذرات به عنوان ده متغیر طراحی در نظر گرفته شده است. نتایج به صورت یک مجموعه حل (جبهه بهینه پرتو) نمایش داده شده است. نتایج نشان می دهد که کارایی و هزینه کلی سالیانه در حالت نانوذرات بهبود یافته است. به عنوان مثال 4.174% و 2.028% بهبود کارایی به ترتیب برای نانوذرات اکسید آلومینیوم و اکسید سیلیسیوم نسبت به حالت بدون نانوذرات در مقادیر ثابت هزینه کلی سالیانه برابر با $/year5000 ، مشاهده شده است. علاوه بر این اثر نانوذرات بر برخی از مشخصه های مبادله کن گرمایی مطالعه و نتایج ارائه شده است.
    کلیدواژگان: بهینه سازی چند هدفه، کارایی، مبادله کن گرمایی پوسته و لوله، نانوذرات، هزینه کلی سالیانه
  • مهدی مهرپویا*، حسین قاسمزاده صفحات 225-231

    در این مقاله یک فرآیند درحال بهره برداری نم زدایی گاز طبیعی به روش جذب سطحی  شبیه سازی و آنالیز می شود. این فرآیند برای حذف آب و رساندن آن به مقدار مجاز در گاز طبیعی طراحی شده است و از 4 بستر دولایه تشکیل شده که 3 بستر در حال جذب و بستر دیگر در حال احیا می باشد. از جاذب های غربال مولکولی و آلومینای فعال برای جذب آب موجود در گازها استفاده شده است. گاز ورودی به این فرآیند از آب اشباع بوده و شامل متان، نیتروژن، آب، و کربن دی اکسید در نظر گرفته شده است و با دمای 42 درجه سلسیوس و فشار 90 بار وارد برج می شود. برای طراحی و مدلسازی این فرآیند از نرم افزارهای اسپن و متلب استفاده شده است. در این شبیه سازی مقدار آب موجود در گاز به کمتر از  ppm09/0رسیده که مقدار مجاز آن ppm1/0 می باشد. نتایج نشان می دهند که مدل توسعه داده شده قادر است دادهای موجودرا با دقت قابل قبولی (88 درصد) پیش بینی کند.

    کلیدواژگان: شبیه سازی، نم زدایی، گاز طبیعی، جذب سطحی
  • سید مهدی نبوی*، مجید جمال امیدی، حامد شریفی صفحات 233-242

    در این مقاله تاثیر وصله کامپوزیتی برای ترمیم لوله ی استوانه ای حاوی ترک سطحی تحت فشار داخلی با استفاده از روش اجزاء محدود سه بعدی مورد بررسی قرار گرفته است. لوله استوانه ای ، حاوی ترک نیم بیضوی محیطی خارجی بوده و محدوده ی نسبت ابعادی ترک بین 2/0 تا 1 و عمق نسبی آن 2/0 و 8/0 می باشد. ابتدا به منظور اطمینان از صحت مدل سازی، استوانه ی حاوی ترک سطحی تحت کشش یکنواخت شبیه سازی و نتایج حاصل با داده های موجود مقایسه شده است. ضرایب شدت تنش در نوک ترک با استفاده از انتگرال   تعیین شده است. سپس به ترمیم استوانه ترک دار تحت فشار داخلی با استفاده از وصله ی کامپوزیتی به صورت موضعی پرداخته شده است. در این راستا به منظور انتخاب وصله مناسب، تاثیر پارامترهای مختلف مانند طول، پهنا، ضخامت، جنس و زاویه ی قرارگیری الیاف چند لایه ای کامپوزیتی بر ضرایب شدت تنش ارزیابی شده است. نتایج تحقیق کاهشی به میزان 30 درصد را در میزان ضریب شدت تنش با استفاده از وصله گذاری مناسب نشان داده است. این امر سبب افزایش طول عمر به دلیل کاهش نرخ رشد ترک می گردد.

    کلیدواژگان: ترک نیم بیضوی محیطی، ضریب شدت تنش، ترمیم کننده ی کامپوزیتی، روش اجزا محدود سه بعدی
  • رقیه نیکبخت، شهرام خیراندیش*، سید حسین سیدین صفحات 243-251

    هدف این پژوهش امکان سنجی ایجاد پوشش کامپوزیتی Ni-Ti به روش پاشش سرد و بررسی تشکیل ترکیبات بین فلزی از عملیات حرارتی این پوشش ها می باشد. برای ایجاد پوشش کامپوزیتی، دو پودر نیکل و تیتانیم با نسبت حجمی برابر به صورت فیزیکی مخلوط شدند و با پاشش این مخلوط پودری، پوشش کامپوزیتی با نسبت اتمی Ti8/64 - Ni2/35 بدست آمد. این پوشش تحت آنیل در دماهای C740، C900 و یک عملیات حرارتی ترکیبی دو مرحله ای در دماهای 740 و C960 و در زمان های مختلف قرار گرفت و تشکیل ترکیبات بین فلزی مطالعه شد. مطالعات ریزساختار نشان داد که در این پوشش هر سه ترکیب تعادلی بین فلزی Ni3Ti ، Ti2Ni و NiTi در همه دماهای عملیات حرارتی تشکیل می شوند و با اتمام واکنشگرها میزان Ni3Ti کاهش می یابد. همچنین نتایج مطالعات نشان داد که تشکیل ترکیبات بین فلزی در پوشش پاشش شده با روش پاشش سرد، سینتیک سریعتری نسبت به نمونه های متداول پرس در شرایط مشابه آنیل دارد که این موضوع با روند تسهیل شده نفوذ درهم، ناشی از عیوب ریزساختاری و تغییر شکل شدید در پاشش سرد مرتبط است.

    کلیدواژگان: پاشش سرد، پوشش کامپوزیتی، Ni-Ti، ترکیبات بین فلزی، نفوذ درهم تسهیل شده با تغییر شکل
  • مهرداد وحدتی*، سیدعادل عاملی کلخوران صفحات 253-260

    پرداختکاری شیمیایی- مکانیکی (CMP)، یکی از روش های پرداختکاری نانومتری ساچمه ها و ویفرهای غیرفلزی، مانند ساچمه های سیلیکون نیتراید و انواع سرامیک ها می باشد. در این فرآیند، ذرات ساینده (ZrO2, CeO2, Fe2O3) که سختی کمتری نسبت به قطعه کار دارند، در سیالی غوطه ور هستند. در همین حالت، قطعه کار با سیال پایه (آب، هوا، آب اکسیژنه و یا روغن) واکنش شیمیایی داده و یک لایه نازک سیلیکا (SiO2) روی سطح قطعه کار ایجاد می شود. برداشت لایه نازک اکسیدشده، توسط ذرات ساینده، در نتیجه این واکنش، به راحتی از سطح قطعه کار انجام می گیرد. عوامل موثر در پرداختکاری شیمیایی- مکانیکی شامل 1- غلظت ذرات ساینده، 2- سرعت دوران کله گی ماشین فرز، 3- زمان پرداختکاری و 4- نوع ذرات ساینده است که با تغییر هر کدام، عواملی مانند 1- زبری سطح، 2- کرویت و 3- نرخ براده برداری تغییر می کند. در تحقیق حاضر، برای پرداخت شیمیایی- مکانیکی ساچمه های سیلیکون نیتراید، دستگاهی آزمایشگاهی طراحی و ساخته شد و جمعا 24 آزمایش برای بررسی فاکتورهای ذکر شده بر صافی سطح قطعه کار و نرخ برداشت ماده، با نرم افزار Minitab، طراحی و انجام گردید. برای هر کدام از فاکتورها، دو سطح تنظیم شد و پس از آنالیز واریانس نتایج تجربی، معادله های رگرسیون برای صافی سطح و نرخ برداشت ماده بدست آمد. در آزمایش های انجام شده، با استفاده از هر سه ذره ساینده، با افزایش زمان پرداختکاری، سرعت دوران کله گی ماشین فرز و غلظت ذرات ساینده، میزان برداشت ماده بیشتر شده و کیفیت سطح نیز بهبود یافت. ریخت شناسی زبری سطح با استفاده از طیف نمائی پرتو ایکس مطالعه شد. هم چنین، امکان پذیری انجام واکنش های شیمیایی توسط معادله انرژی آزاد گیبس بررسی گردید. درنهایت، راه کارهایی برای پرداخت بهینه ساچمه های سرامیکی با توجه به شرایط آزمایشگاهی و آنالیز واریانس پیشنهاد شد. مقایسه نتایج تجربی نشان داد که زبری سطح ساچمه های پرداخت شده توسط ذرات ساینده Fe2O3  به مراتب بهتر از دو ساینده دیگر است(Ra= 69 nm).

    کلیدواژگان: پرداختکاری شیمیایی- مکانیکی، صافی سطح، نرخ برداشت ماده، سیلیکون نیتراید
  • پیام هوشمند*، محمدبهشاد شفیعی، میلاد محسن زاده صفحات 261-270

    در این پژوهش به مدلسازی تحلیلی و ارزیابی تجربی تلفیق یک سیستم فتوولتائیک/گرمایی با آب شیرین کن خورشیدی پرداخته شده است و عملکرد این سیستم با آب شیرین کن متداول مشابه مورد مقایسه قرارگرفته است. آزمایش 1 حالت فعال (مخزن آب شیرین کن، لوله گرمایی و سلول خورشیدی) و آزمایش 2 حالت غیر فعال (مخزن آب شیرین کن) در نظر گرفته شد. پس از ساخت آب شیرین کن در ابتدا عمق بهینه آب شور در مخزن آب به صورت تجربی اندازه گیری شد. در ادامه میزان تولید آب شیرین بررسی گردید که بیشینه آب تولید شده در آزمایش 1، مربوط به ساعت 14:00 و به میزان () 292/0 بود و بیشینه آب تولید شده در آزمایش 2، مربوط به ساعت 14:00 و به میزان () 406/0 بود. در ادامه مدلسازی سیستم بر اساس تحلیل و حل معادلات ترمودینامیکی و انتقال گرمای حاکم بر مسئله انجام شد. بعد از ارائه نتایج مدلسازی سیستم آب شیرین کن خورشیدی، نتایج تجربی و نظری مقایسه شدند و به تجزیه و تحلیل آن ها پرداخته شد.

    کلیدواژگان: لوله گرمایی ترموسیفون، سیستم فتوولتائیک، گرمایی، مدلسازی آب شیرین کن، راندمان الکتریکی و گرمایی
  • محمد مهدی یحیی آبادی، علی جهانگیری* صفحات 271-277

    عملکرد برج  هلر به شرایط محیط وابسته است، بطوریکه علاوه بر دما و چگالی، دبی هوای مکیده شده به سمت برج، روی راندمان آن تاثیر خواهد گذاشت. در شرایط وزش باد، به علت از بین رفتن تقارن توزیع فشار در اطراف برج و همچنین ایجاد پدیده درپوشی در بالای برج، دبی ورودی به برج و راندمان برج خنک کن کاهش می یابد که درنتیجه، عملکرد کلی نیروگاه نیز کاهش می یابد. یکی از روش هایی که برای بهبود راندمان برج پیشنهاد شده است، تزریق دود خروجی از دیگ بخار که دمایی حدود 130 درجه سلسیوس دارد، بدرون برج در نیروگاه های چرخه ترکیبی می باشد. در مطالعه حاضر از نتایج تحلیل عددی، در حالت های بدون تزریق دود و با تزریق دود تحت شرایط طراحی برج و وزش باد، جهت تحلیل ترمودینامیکی و اگزرژی اجزای مختلف نیروگاه استفاده شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی، نشان دهنده افزایش MW2/17 توان گرمایی برج خنک کن در شرایط وزش باد با سرعت m/s20 تحت تاثیر تزریق دود، نسبت به حالت بدون تزریق دود می باشد که این میزان باعث افزایش راندمان های قانون اول و دوم نیروگاه به میزان به ترتیب % 94/0 و %88/0می شود.

    کلیدواژگان: برج خنک کن هلر، تزریق دود اگزوز، توان تولیدی توربین گاز، توان تولیدی توربین بخار، چرخه ترکیبی
|
  • Mehran Akbarpour Ghazani *, Mohsen Saghafian Pages 1-7

    Absorption systems have been in the spotlight of scientists due to their capability to utilize excess energy and heat produced by other working systems. One of the inhibitory factors in using these systems is their low efficiency. This inhibitory factor has been a reason for scientists to propose different configurations for these systems. Investigation of these systems using the second law of thermodynamics could lead to understanding of the reasons behind their low efficiency. In this paper, variations of coefficient of performance and exergetic efficiency of single, double and triple effect parallel and series water-lithium bromide absorption systems with generator temperature in different evaporator temperatures are analyzed using a code written in Engineering Equation Solver (EES). The obtained results demonstrate the excellence of triple effect absorption systems in comparison to double and single effects. Exergetic efficiency increases 10 to 18 percent for each increase of complexity of system. These results also depicts the excellence of parallel systems to series ones. Also, the rate of refrigerant fluid working in the cycle to heat delivered to the high temperature generator is higher for parallel systems compared to series ones and is higher for triple effect systems.

    Keywords: Absorption cooling cycle, Lithium bromide-water, Energy analysis, Exergy analysis
  • Mostafa Amiri Tayebi, Masoud Mirzaei *, Golam Pouryoussefi, Alireza Doostmahmoudi Pages 9-15

    One of the conventional ways to increase velocity of a fluid flow is using a nozzle in stream wise. In this paper, in order to increase the flow velocity in a low speed wind tunnel, and to carry out experiments at higher velocities. An optimal nozzle profile, by considering constraints such as the nozzle inlet cross section, inlet velocity, and nozzle length has been designed using computational fluid dynamics. Design variables were the nozzle inlet cross section, outlet velocity, the turning point of the nozzle profile, the uniformity of the outlet flow and the effective length of the test section. The performance of the designed nozzle was experimentally investigated. According to the results, the velocity increased by 13 m/s and the uniformity of the flow decreased by ±1%.

    Keywords: Nozzle, Wind tunnel, Flow velocity, Computational design, Experimental investigation
  • Parmida Bagheri, Reza Ansari Khalkhali *, Majid Ali Tavoli, Saeed Rouhi Grakaroudi Pages 17-26
    In this paper, finite element method is employed to study the buckling behavior and mechanical properties of double-walled carbon nanocones. In this regard, double-walled nanocones with different geometries, including lengths and angles, and boundary conditions are investigated. Based on the similarity between the nanostructures and space frames, structural mechanics approach is employed to study the mechanical behavior of the nanocones. In this approach, the carbon nanocones are considered as space frame and beam and mass elements are utilized to model the atoms and bonds. The results show that the elastic modulus of the carbon nanocones decreases by increasing the apex angle and length. Besides, it is shown that the influence of the apex angle on the critical buckling force of the carbon nanocones is more significant than the length effect. Increasing apex angle and length of the carbon nanocones lead to increasing and decreasing of the critical buckling force, respectively.
    Keywords: Finite Element modeling, Double-walled carbon nanocones, Critical compressive force, Modulus of elasticity
  • Davod Pourabdolah, Seyedabdolkarim Payambarpour, Amir Farhad Najafi *, Seyed Ahmad Nourbakhsh Pages 27-36

    Using inducers in order avoiding pressure reduction at the centrifugal pump impeller inlet and consequently increasing pump performance at high suction speeds are important in many applications. The inducer which is an axial pump with lower number blades than impeller’s (usually 3 or 4), located on the upstream impeller and rotates with the same rotational speed and direction as the pump. In this research, changing inducer design parameters such as the blade pitch and the length to the diameter ratio on its and pump hydraulic performance is investigated, numerically. The results show that using inducer and changing its blade pitch ratio from 0.24 to 0.48, causes average pressure ratio increasing from %10 up to %34 at the pump impeller inlet. Unlike the pitch ratio changing effects, increasing the length to blade diameter ratio from 7/12 to 16/12 show a fairly constant average pressure ratio increasing up to %23. For the large pitch ratio, pump impeller induced head; decreases for low flow rate. Meanwhile, decreasing pitch ratio in high flow rate causes flow counter rotation at the pump impeller inlet that increases the pump impeller head.

    Keywords: Inducer, Centrifugal pump, Blade pitch ratio, Length to diameter ratio, Numerical Simulation
  • Ali Takalubighash, Ali Shahrjerdi * Pages 37-45

    This study explores the free vibration analysis of a functionally-graded rectangular plate which has been reinforced by carbon nanotubes (CNT) using the novel theory of trigonometric higher-order shear deformation. Carbon nano-tubes have been distributed through the thickness direction in a linear, symmetric and non-symmetric fashion. The foundation pertaining to Pasternak , or rather duo-parameter, has been utilized in the modeling; moreover, the new mixtures rule has been used for estimating the plate properties. The governing equations have been derived using the Hamilton’s principle, and the Navier’s solution has been used for dealing with a rectangular plate boundary conditions. Lastly, the effects of diverse parameters have been examined upon the vibrational behavior of the plate, such as the different distributions of CNT and the geometric properties of the plate. The results show that the amount of natural frequencies rise in proportion with an increase in the ratio of thickness to the width of the plate (h/b); a decrease in the ratio of length to the width of the plate (a/b); as well as an increase in the coefficients of the elastic foundation, such that the changes in the amounts of natural frequencies will be tremendously decreased in proportion with K> 10000 and K> 1000, and such changes will not be tangible.Furthermore, the highest amounts of frequencies will be pertinent to the X distribution, and the lowest amounts of frequencies will be pertinent to the O distribution

    Keywords: Free vibration, Novel trigonometric higher order theory, Carbon nano tubes, Elastic foundation
  • Mohammad Jafari *, Mohammadhasan Bayati Chaleshtari, Fatemeh Karimi, Ahmad Motamednezhad Pages 47-56

    In this paper, based on the theory of two-dimensional thermo-elasticity steady state, the influence of parameters affecting stress field created around a non-circular hole in an infinite isotropic plate under a heat source is investigated. The isotropic plate has a point heat source near the hole and the boundary of the hole is insulated. By using the complex potential functions and applying conformal mapping and solving the integral equations, stress distribution around the hole is represented. The used method is the expansion of the complex variable method for an infinite isotropic plate with circular and elliptical holes. Bluntness and rotation angle of the hole are important parameters that are considered in this research. The results of this study show that the bluntness parameter has a significant effect on the stress distribution around the holes and near the heat source.

    Keywords: Complex variable method, Conformal mapping function, Heat source point, Non-circular holes
  • Mohammad Hassani Rikani, Shahram Khalil Aria, Vahid Zare * Pages 57-66

    In this research, a tri-generation system based on ammonia fed solid oxide fuel cell is proposed and investigated. This study involves thermodynamic modeling of the fuel cell to conduct energy and exergy analysis of the system components in order to evaluate the energy and exergy efficiencies of the tri-generation system. In the proposed system, a solid oxide fuel cell with hydrogen-proton conducting electrolyte is used as the prime mover, which has the best performance for ammonia-fed fuel cells based on the reported results in the literature. The effects of important parameters such as current density, operating temperature and pressure are investigated on the performance of the proposed tri-generation system. Based on the results, assuming 1073 K and 505 kPa for the fuel cell working conditions, the energy utilization factor and exergetic efficiency of the proposed system are calculated to be 108.9% and 75%, respectively and overall output power is increased 633 kW by using tri-generation system instead of fuel sell stack only, regardless of the cooling and heating load produced.

    Keywords: Tri-Generation System, SOFC, Ammonia, Energy, Exergy Analysis
  • Hossein Hassannia, Asghar Alizadehdakhel * Pages 67-76

    A Rod Baffle shell-tube heat exchanger was simulated using HTRI software and Computational Fluid Dynamics (CFD). The results from both models were compared with available experimental data. In addition, the effects of distance of baffles and cold fluid’s velocity on the heat exchanger’s performance were analyzed. The obtained results showed that decreasing the distance between baffles can improve the heat transfer. However, diminution of this distance more than a threshold can lead to a significant reduction in the heat transfer. By comparing the two employed methods for simulation of shell-tube heat exchangers with bar baffles, one can say that the use of HTRI software is easier and faster than the CFD method and achieves acceptable responses, on the other hand, the CFD results are more accurate. Furthermore, the details of the temperature and velocity profiles of the fluid inside the heat exchanger can be calculated and analyzed. The results of this research can be an effective step in developing the application of this type of heat exchanger and redesigning of it.

    Keywords: Heat Exchanger, Rod Baffle, Computational Fluid Dynamic, CFD, HTRI
  • Mehrdad Khandaei * Pages 77-82
    The friction factor between workpiece and die is one of the important factors that affects the design steps of a forging process. By now, various methods, that each one has its own advantages and disadvantages, have been used by other researchers in order to estimate the friction factor. In this paper, a new method ,which has been named open die compression of a cylindrical rod, has been presented to estimate the friction factor and investigated numerically and experimentally. As Titanium alloys are classified as a kind of hard to work metal alloys and it is important to investigate friction in forming processes of titanium, a sample of Ti-6Al-4V bar has been investigated in experimental test. The results show that this method has an agreeably high sensitivity to friction factor value; So that calibration graphs are separate enough. Also, the geometrical shape of the workpiece causes a great surface expansion during the test.
    Keywords: Friction, Friction estimation test, Forging process, Open die compression of a cylindrical rod, Friction calibration graphs, Ti-6Al-4V alloy
  • A. B. Khoshnevis*, N. Abasghorbani, M. J. Ezadi Yazdi Pages 83-91

    In the present study, the effects of turbulent flow are experimentally investigated on the drag coefficient of tandem cylinders with non-equal diameters in different Reynolds numbers. Drag coefficient test for downstream cylinder in diameters A=15.5 mm and B=21.3 mm, was experimentally carried out at two longitudinal distance at five Reynolds numbers based on the upstream cylinder diameter for two turbulence intensity of 4.5 and 7% respectively. The position of the upstream cylinder to the downstream cylinder changes at five angels 0, 22.5, 45, 67.5 and 90 degrees. Results for downstream cylinder in the 4.5% turbulence intensity indicate that with increasing the diameter ratio of the cylinders and increasing the longitudinal distance between the two cylinders, the drag coefficient increases. However, with increasing aligning angels of the upstream cylinder with respect to the downstream cylinder, the drag coefficient varies depending on the nature of flow. Finally, by increasing the flow turbulence intensity, the drag coefficient decreases significantly at all stages of the experiment.

    Keywords: drag coefficient, staggered arrangement, flow turbulent intensity, load cell
  • Hamidreza Rezaei Ashtiani *, Saleh Bayati Pages 93-101

    Today, Production in the shortest possible time, with the lowest cost and highest quality is the one of the most important criterions in the industry. Tube hydroforming (THF), because of its unique feature, increasingly used in military, industries, automobile manufacturing, aerospace, and bicycle industries. Most tube hydroformed parts are produced by a multistage loading process which the suitable loading condition in THF with regard to internal pressure and axial feeding should be designed to improve formability and to avoid failure modes on the final hydroformed product. This study deals with the procedure for the determination of the proper loading path in THF using a fuzzy logic control algorithm, which avoids the failure of the tube due to excessive induced strain during the forming process. For this purpose, Mamdani fuzzy control algorithm was used in conjunction with Abaqus FEA code for simulation of the THF process. The wrinkling measurements and the thickness variation obtained from simulation are used as input in fuzzy control and fuzzy control outputs are used to set the loading path. A controlled algorithm is designed to maximize the expansion of the tube and minimize the thickness variation of the wall and wrinkling at the same time. The numerical results were verified and validated by conducting experiments where a good agreement was obtained between the experimental results and simulations

    Keywords: Tube hydroforming, Load path, Fuzzy logic, Wrinkling, Thickness variation
  • Reza Sarayloo, Saeed Rahnama * Pages 103-112

    The delamination and debonding phenomena of the layer are two of the defects that occurs in composite-reinforced sandwich structures. In this paper, the debonding and debonding growth of buckling load has been investigated. Debonding growth is modeled by cohesive elements with defect code in Abaqus finite element software. In this study, debonding and growth of debonding between composite and core layers has been investigated. In this model, three simulations were performed and the results were compared with the results of previous research. The first model is a structure with no defect, the second considers the initial defect of debonding, and the third model is the structure considering the initial defect of debonding and its growth. In the second and third models, the initial debonding is considered to be 25 and 50 mm in length. The results in the second and third models indicate two stages in the load-displacement diagram that justify the occurrence of local buckling at the site of debonding. As expected, an increase in the length of the initial debonding would reduce the local and global buckling load. In contrary to previous research, considering the growth of debonding and the use of defect code, the results of load-displacement are closer to the empirical results.

    Keywords: Buckling of sandwich structures, debonding, Lamination growth, Composite laminates
  • Masoud Sabzi *, Mansour Farzam Pages 113-122

    In this study, aging temperature effect on the fracture mode and wear mechanism of the Hadfield steel was investigated. For this purpose, 5 blocks were casted from Hadfield steel. After the casting, all blocks austenitized in 1100°C for 2 hours and immediately quenched in the pure water. Then, one block at austenitising conditions remained and four other blocks the aging heat treatment in 450, 500, 550 and 600°C for 1 hours. In the next step, uniaxial tensile, hardness measuring by Vickers method and wear by pin-ondisk method tests were applied on them. To evaluation of the microstructures was conducted by optical microscopy and the fractured surfaces and wear mechanism were observed by scanning electron microscopy. Optical microscopy observations showed that the aging heat treatment temperature increase, leads to increases carbide precipitates and decreasing austenite grains size in the Hadfield steel microstructure. The results of mechanical tests showed that aging temperature increase lead to increase in hardness, strength and wear resistance of Hadfield steel, but in return reduces fracture strain. Also, scanning electron microscopy images from wear and fractured surfaces showed that aging temperature increase lead to the creation of brittle fracture and in all aged samples sticky wear took place.

    Keywords: Hadfield steel, aging temperature, wear mechanism, fracture mode, microstructure
  • Mahdi Shaban, Mohammad Molla, Alipour * Pages 123-131

    Sandwich panels with corrugated cores have wide applications and play an important role in industries like vehicle, aerospace and marine industry. Corrugated-cores in the middle of the sandwich structures make them stronger under bending loads. Due to their high efficiency with low weight, considerable researchers studied the behavior of sandwich panels and most of them used numerical methods. In the other word, there is a few studies presents an analytical solution for corrugated sandwich panels. As first time in this paper, sandwich panels with corrugated core is investigated by using an analytical solution based on power-series method. By using this method, one can overcome restrictions of other methods which limit the analytical solution to special boundary conditions. First, by using double Maclaurin series, partial differential equations is extended based on first order shear deformation theory. Then, the obtained equations are solved by considering various types of boundary conditions. It is assumed that panel rested on elastic foundation and Winkler elastic foundation is used to model it. The obtained results are validated by available researches. Moreover, detailed parametric study is conducted involving geometrical parameters like core and face thickness, angle and pitch of corrugated core, type of boundary condition and stiffness of elastic foundation.

    Keywords: Sndwich Panel, Corrugated core, Analytical, elastic foundation, bending
  • Hosna Shokri, Mohammad Hasan Kayhani, Mahmoud Norouzi * Pages 133-141

    In this study, the viscous fingering instability in miscible displacement of Newtonian fluid by viscoelastic fluid in an anisotropic porous media is investigated for the first time. The Oldroyd-B model has been used as the constitutive equation. The roll of velocitydependent transverse and longitudinal dispersions on the fingering instability is investigated through linear stability analysis and nonlinear simulations. The results of linear stability analysis show that the growth rate of instability is decreased by increasing the rate of transverse to longitudinal dispersions and the flow becomes more stable. The nonlinear simulations are performed by use of spectral method and Hartly transformation and the results are included concentration contours, transversely averaged concentration profiles, mixing length and sweep efficiency. The results show that the flow becomes more unstable by increasing the rate of longitudinal to transverse dispersions.

    Keywords: Viscous fingering, Viscoelastic fluid, Anisotropic media, Linear stability analysis, Nonlinear simulation
  • Arsalan Ghajar, Seyed Arash Seyed Shams Taleghani *, Mohammadreza Soltani, Mehran Masdari Pages 143-151

    Aerodynamic characteristics of an aircraft with delta wing are considerably affected under the ground effect in take-off and landing phases. In this research, static ground effect of a 60 degrees delta wing with axisymmetric sharp edges in combination of body and vertical tail at low speed wind tunnel are investigated. The wind tunnel is closed type has an opened test section that its dimensions is 2.8 m × 2.2 m and maximum velocity is 90 m/s. In these tests ground effect is simulated using a fixed plane that its height is variable. With decreasing the height from the ground plane, the lift force is increased, induced drag force is decreased, total drag force is increased and nose-down pitching moment is increased nonlinearly. The rate of increasing of lift coefficient in linear regions increased with decreasing of height from ground plane. At the positive angle of attack the most percentage increasing of lift coefficient is due to 5 degrees angle of attack as the result of existence of perfect vortex flow over the whole wing surface. The minimum case is due to 30 degrees of angle of attack.

    Keywords: Wind tunnel, Ground Simulator, Delta Wing, Aerodynamics Coefficients
  • Mohammad Ghasem Kazemi, Mohsen Montazeri * Pages 153-162
    In this paper, a new active robust fault detection method based on combination of bond graph and Unknown Input Observer (UIO) is proposed. The proposed two-stage method will satisfy some desirable criteria of a fault detection system. In the first stage, an UIO based on derived state space representation form from the bond graph model is used to estimate the states and outputs of the system, which are insensitive to disturbances in the system. Then, the obtained Analytical Redundancy Relations (ARRs) are considered based on the output estimation error of the observer, which are sensitive to faults while are robust against the disturbances. This form of residuals is called Error-based Analytical Redundancy Relations (EARRs), which further becomes robust against parametric uncertainties by defining adaptive thresholds on the parameters’ values of bond graph model. Simulation results for an active suspension system are provided to show the great performance of the proposed method.
    Keywords: Robust Fault Detection, Disturbance Attenuation, Bond Graph, Adaptive thresholds, Unknown Input Observer
  • Esmaeel Lakzian *, Davod Hoseinzade Pages 163-167

    In this paper, a heat exchanger in the Toos power plant in Mashhad has been studied, which is used in a two-stage air compressor as a middle cooler. The purpose of paper is increase the efficiency of this heat exchanger with Keep the shell and tube sizes and arrangement of tubes to increase efficiency of two-stage air compressor. According to the results obtained by increasing the tubes number of 66 to 74, the heat transfer area increasing 13 percent; as well as, the efficiency of heat exchanger increase of 81.16 to 82.7 percent. In general, two-stage air compressor efficiencies increase of 41 to 42 percent. Increasing the efficiency of the compressor will save 1.12 KW power in the compressor engine.

    Keywords: shell, tube heat exchanger, effective parameters, optimization, heat transfer coefficient
  • Mahdi Mojahedi * Pages 169-177

    In this paper, thermal effects of Gaussian and super Gaussian pumping on the rod laser are analytically investigated. The crystal is considered as a rod, with isotropic thermomechanical characterizations, which is end-pumped. The intensity distribution of pumping spot is considered in three-types including Gaussian, second order and third order of super-Gaussian, and effects of any type on the thermal distribution and thermal lensing are compared with each other. First, the heat generations due to emission in the crystal are calculated for Gaussian and super Gaussian pumping and then the equation of temperature distribution is analytically solved and a closed form solution for temperature distribution of the rod laser is obtained. The analytical results are compared with the results of finite element method. Thereupon, the temperature distributions and the values of thermal lens for various pumping powers are calculated. The results show that calculated maximum temperature for Gaussian case is lower than for supper-Gaussian cases. In addition, the distances between focal point and the input pumping plane obtained for super-Gaussian pumping are larger than those calculated for Gaussian pumping.

    Keywords: Analytical response, Continuous pumping, Super Gaussian pumping, thermal lensing
  • Hamed Mohammadian, Said Farahat *, Mostafa Dehghani Pages 179-186

    In this research a nocturnal radiative cooling system is studied. Firstly the nocturnal radiative cooling potential in Zahedan climate is considered. Then the effect of water volume flow rate and storage tank volume on cooling load is investigated. Thermal stratification model is used for the storage tank modeling. In this article, the effect of the thermal layer numbers on the result accuracy is studied. The article results show that Zahedan has high potential for using nocturnal radiative cooling. On the other hand, the considerations show that the water volume flow rate increasing causes the stored water temperature decrease. Also when storage tank capacity increases, the stored water temperature increases, but when the amount of water increases, it can help to save more cooling at night. Finally assuming the thermal layer number between 3 and 10, can decrease the computation’s error.

    Keywords: Nocturnal radiative cooling, Potential deliberation, Thermal stratification, Nocturnal radiative cooling load
  • Ashkan Mahmoud Aghdami, Behnam Davoodi * Pages 187-196
    In this article the prediction accuracy of Johnson-Cook and Zerilli Armstrong constitutive equations in describing materials behavior in drawing process of copper wires in moderate strain rate condition were investigated. Wire drawing force was measured in different combinations of drawing speed and areal reductions using a load cell connected to the drawing die. Simulation of wire drawing process according to experimental test was done using Johnson Cook and Zerilli Armstrong constitutive equations. A VUHARD subroutine was developed to introduce the constitutive equations to finite element code and was called during the simulation. The drawing force was considered as a parameter to compare the simulation results with the experimental ones. Results showed that the simulation with Zerilli Armstrong equation has better correlation with experimental results comparing to the Johnson Cook equation, and in some circumstances, it completely fits on the experimental results. This shows the high accuracy of simulation and constitutive models.
    Keywords: Dynamic Behavior, Constitutive equation, Johnson-cook, Zerilli-Armstrong, Wire drawing
  • Mostafa Mahmoodi *, Mehdi Jahromi, Alireza Kiali, Ali Aminaiy Pages 197-205
    The present study, obtain an axial compressor performance map by using of the software calculations and adaptation of the Moore-Gritter curve in combination This method has high computing speed beside very low-cost and availability. Numerical solution of the rotor is performed by the rotor design process and then the results are plotted as curve fitting Third Grade Maps compressor at three rpm speeds of 70, 90 and 100%. According to the obtained results with the results of the calculation error maximum pressure and mass flow is minimal. Predict point in three rpm work instability, error is encountered. Working around 100, the percentage of error in predicting maximum pressure of 0.4490% and 1.8993% of the Predict mass flow is equal at this point. Working around 90 percent, the error in predicting maximum pressure of 0.6685% and 4.3578% of the Predict mass flow rate was calculated at this point and around 70 percent, the error in predicting maximum pressure of 0.9363 percent and 8.9840 percent predicted mass flow rate at this point is equal.
    Keywords: Axial Compressor, Moore-Geritzer, Numerical simulation, stall, pressure ratio
  • Faramarz Moradi, Mamoud Chahartaghi *, Simak Hossein Pour Pages 207-216

    In this paper, an ammonia-water absorption refrigeration system has been modeled with mass and energy balances by EES software, the effect of RHE efficiency on system's operating parameters by coupling the EES and MATLAB software is studied thermodynamically, and the system's performance is analyzed under different conditions, in first case, similar to the published researches, at an optimal obtained value for low pressure and generator temperature proportional to the investigation range of RHE efficiency, and in second case, due to a high dependence of this system's parameters together, as the main novelty of this research, at optimal obtained values for these parameters according to the RHE efficiency variations. The results show that, low pressure, generator temperature and COP increasing, decreasing and increasing in the range of 0.6217-2.8770 bar, 152.6-114.6℃ and 0.2909- 0.5923, respectively, by increasing the RHE efficiency from 0-1 which demonstrates the considerable effect of RHE efficiency on system's operating parameters. Also it was shown that in this case study, the RHE should be considered as an essential component, and choosing efficiency values higher than 73.95% must necessarily have economic justification.

    Keywords: Refrigerant Heat Exchanger, Absorption refrigeration system, Ammonia-water, Modeling, Simulation
  • Babak Maasoumpour *, Mohammad Ataeizadeh, Ehsan Nosoohi Dehnavi, Hasan Hajabdollahi Pages 217-224
    Effect of different nanoparticle on thermo-economic optimization of a shell and tube heat exchanger (STHE) is investigated in this paper. Aluminum oxide (Al2O3) and silicon dioxide (SiO2) are used as nanoparticles. Thermal modeling by "ε-NTU" method and multi-objective optimization using genetic algorithm is used to increase effectiveness and reduce total annual cost. Tube arrangement, tube diameter, tube pitch ratio, tube length in each pass, tube number, baffle spacing ratio, baffle cut ratio, cold stream flow allocation, tube pass number and particles volumetric concentration are considered as ten design parameters. The results as a set of solutions (Pareto optimal front) is displayed. The results showed that efficiency and total annual cost improved in the case with nanoparticles. For example, 4.174% and 2.028%, improvement in the effectiveness are find respectively for aluminum oxide and silicon oxide compared with base fluid and for a fixed value of annual cost=5000 $/year. Furthermore, the effect of nanoparticle on some of heat exchanger specifications is studied and results are reported.
    Keywords: multi-objective optimization, Effectiveness, Shell, tube heat exchanger, Nanoparticles, Total annual cost
  • Mahdi Mehrpoya *, Hosein Ghasemzadeh Pages 225-231

    In this paper, the simulation of the natural gas dehydration process by adsorption method has been studied. This process has been designed to remove water and reaching it to the allowed amount in the natural gas. The process consists of four beds, and each bed has two layers. Three beds are adsorbing and the fourth bed is regenerating. Molecular absorbents and active alumina have been used to absorb water in gases. The feed gas in this process is saturated from the water and includes methane, nitrogen, water, and carbon dioxide, and is entered to the bed at the temperature of 42 ° C and the pressure of 90 bar. Aspen and Matlab have been used to design and model this process. In this simulation, the amount of water in the gas reaches to less than 0.09 ppm, with an allowable value of 0.1 ppm. The results show the developed model can predict the process outputs with acceptable accuracy.

    Keywords: Simulation, Dehydration, Natural gas, Adsorption
  • Seyed Mahdi Nabavi *, Majid Jamal Omidi, Hamed Sharifi Pages 233-242

    In this paper, the effect of composite patch on reinforcement of cylindrical tube containing a surface crack under internal pressure is investigated using a three dimensional finite element method. The cylindrical tube contains an external circumferential semielliptical crack and the aspect ratio of the cracks is between 0.2 and 1 and its relative depths are 0.2 and 0.8. In order to ensure the accuracy of modelling, first, a cylinder containing a surface crack is simulated under uniform tension loading and the results are compared with the available data. The stress intensity factor at the crack tip is determined using the J-integral. Then, the cracked cylinder under internal pressure is repaired using topical composite patch. In this regard, in order to select the appropriate patch, the effect of different parameters such as length, width, thickness, material and angle of composite multi-layer fibers on the stress intensity factors are examined. The results indicate that the stress intensity factors can decrease about 23% by using the appropriate patches which caused the increase of fatigue life due to the decrease of fatigue crack growth rate.

    Keywords: Circumferential semi-elliptical crack, Stress intensity factor, Composite repair, 3D finite element method
  • Rogayteh Nikbakht, Shahram Kheirandish *, Seyed Hosein Seyedein Pages 243-251

    Offering deposition of dense coating at solid state, cold spray consolidating method can be used for deposition of a wide variety of composite coatings including metal-matrix composite coatings. In this research, deposition of Ni-Ti composite coating using cold spraying and formation of intermetallics after post spray heat-treatment were investigated. Ni and Ti powders were physically blended with equivalent volume ratio (68.3% at. Ni-31.7%at. Ti), sprayed as the feedstock powder and composite coating with 35.2 at. % Ni- 64.8 at. % Ti composition was obtained. Post heat-treatments were conducted at 740 ̊C, 900 ̊C, and two-step heat-treatment 740 ̊C and 960 ̊C for different times. Microstructural investigation showed that all three equilibrium intermetallics of binary Ni-Ti phase diagram including Ni3Ti, Ti2Ni and NiTi phases were formed at all heat-treatment experiments and fraction of Ni3Ti phase decreased with consumption of the Ni precursor. Additionally, it was found that cold sprayed composite coatings had fast intermetallics formation and growth kinetics compared with those of common press and sinter samples which was addressed through deformation enhanced interdiffusion and particle/particle bonding of cold sprayed coatings.

    Keywords: Cold spray, Composite Coating, Ni-Ti, intermetallic, deformation enhanced interdiffusion
  • Mehrdad Vahdati *, Seyed Adel Ameli Kalkhoran Pages 253-260

    Chemical Mechanical Polishing (CMP) is one of the nano-metric polishing processes of non-metal balls and wafers such as silicon nitride balls and various ceramics. In this process, abrasive particles (Fe2O3, CeO2 and ZrO2) which have lower hardness than workpiece are floated in some fluid. In this state, the workpiece reacts chemically with base fluid (water, air, hydrogen peroxide and or oil), forming a thin layer of silica (SiO2) on the surface of the workpiece. Removal of the thin oxidized surface layer of the workpiece by abrasive particles, as a result of the chemical reaction, is easily done. Effective parameters of Chemical- Mechanical Polishing include 1- density of abrasive particles, 2- spindle speed of milling machine, 3- polishing time and 4- kind of abrasive particles which by altering of each, factors such as 1- surface roughness, 2- sphericity and 3- material removal rate change. In the present research, a laboratory device is designed and manufactured for chemically- mechanically polishing of silicon nitride balls and 24 experiments are designed by Minitab software and done to investigate effects of the mentioned factors on surface roughness and material removal rate. For each of the factors two levels is set, after variance analysis of the experimental results, regression equations of the surface roughness and material removal rate were achieved. By increase of polishing time, spindle speed of milling machine and density of all three kinds of abrasives during experiments, material removal rate increased and surface roughness enhanced. Morphology of surface roughness by X-Ray photo-electron spectroscopy (XPS) was studied. Probability of chemical reactions by Gibbs free energy equations was also investigated. Eventually, approaches for optimized polishing of ceramic balls were proposed due to the experimental conditions and analysis of variance. Comparison of the experimental results showed that the surface roughness of balls polished by the Fe2O3 abrasive particles (Ra= 69 nm) was far better than the other two abrasives, and equals.

    Keywords: Chemical- Mechanical Polishing (CMP), Surface Roughness, Material Removal Rate (M.R.R.), Silicon Nitride
  • Payam Hooshmand *, Mohammad Behshad Shafii, Milad Mohsenzadeh Pages 261-270

    This project is conducted to provide mathematical modeling as well as experimental investigation on a hybrid photovoltaic/thermal collector with solar still system. The performance comparison of the system with conventional solar desalination systems is the other result of the project. In this regard, two different experimental setup have been investigated: active mode (including solar still, heatpipe, and photovoltaic cells), passive mode (solar still, exclusively). At first, the convenient depth of brine water in the basin was determined. Then, the amount of distilled water on the solar still glass cover as well as its walls was measured. The maximum water recorded for passive mode is at 14:00 up to 0.292 Kg/m2 .h, and for active mode is 0.406 Kg/m2 .h at 14:00. The mathematical modeling was done based on thermodynamic and heat transfer relations convenient for the setup arrangement. The reliability of the model results is checked by the experimental results and a discussion is proposed

    Keywords: Thermosyphon Heat Pipe, Photovoltaic Thermal System, Modeling of Desalination System, Electrical, ThermalEfficiency
  • Mohamad Mahdi Yahyaabadi, Ali Jahangiri * Pages 271-277

    The performance of dry cooling tower (Heller Type) is highly affected by environmental conditions, especially wind condition. Under wind conditions, due to the loss of symmetry of the distribution of pressure around the tower, as well as the wind covering phenomenon on the top of the tower, the inlet airflow to the tower and so the efficiency of the cooling tower decreases. One of the methods recently proposed to improve cooling tower performance under wind conditions is the flue gas injection from a recovery boiler, which is about 130oC, into the cooling tower at combined cycle power plants. In the present study, a Heller dry tower, with a solution domain around it, is modeled using computational fluid dynamics. The amount of numerically calculated heat released from the cooling tower, with and without injection at the design conditions of the tower under crosswind effect, has been used to perform an exergy analysis on the components of the combined cycle power plant. Finally, the positive and negative effects of flue gas injection into the Heller Tower have been studied on the overall performance of the combined cycle power plant, indicating an increase about 0.94% and 0.88% in the overall first and second law efficiencies of combined cycle power plant respectively.

    Keywords: Heller Type Cooling Tower, Flue Gas Injection, Gas turbine Power, Steam Turbine Power, Combined Cycle