فهرست مطالب

مجله مهندسی مکانیک
سال پنجاهم شماره 3 (پیاپی 92، پاییز 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/02/23
  • تعداد عناوین: 30
|
  • علی آجیلیان ممتاز، انوشیروان فرشیدیان فر* صفحات 1-9

    در سال های اخیر روش های تحلیل سازه بهبود یافته و مهندسین قادر به ساخت سازه های مرتفع شده اند. در احداث ساختمان های بلند بایستی توجه داشت که افزایش ارتفاع اغلب با افزایش نرمی سازه همراه است که سبب افزایش حساسیت سازه نسبت به نیروهای پویا همچون باد می شود. در پژوهش حاضر به بررسی پدیده نوسان های ناشی از جریان باد بر ساختمان های بلندمرتبه با درنظر گرفتن اثرات گردابه های حاصل از جریان سیال و همچنین کنترل این پدیده پرداخته شده است. به همین منظور ابتدا معادلات کوپل حاکم بر سازه، گردابه های حاصل از جریان سیال و میراگر جرمی تنظیم شده معرفی و مقادیر ضرایب آن ها بر اساس مشخصات آسمان خراش ACT استخراج و در نرم افزار MATLAB حل می شوند. بعد از اعتبارسنجی نتایج، تاثیر جریان باد با پروفیل های مختلف با درنظر گرفتن گردابه ها و استفاده از میراگر جرمی، تحلیل و بررسی می شوند و با نتایج حالت بدون درنظر گرفتن اثرات گردابه ها مقایسه می شوند و محدوده عملکرد بهینه میراگر جرمی مشخص می شود. در انتها نیز به بررسی موردی پارامترهای مهم تاثیرگذار بر این پدیده، مانند نسبت جرمی و سرعت جریان باد، پرداخته می شود.

    کلیدواژگان: ارتعاشات، گردابه، سازه بلندمرتبه، میراگر جرمی تنظیم شده
  • مهدی اسکندرزاده*، کریم اصولی بستان آباد، ابوالفضل توتونچی، علی کلاکی صفحات 11-16

    روش ارزیابی "مناسب بودن برای سرویس" از روش های استاندارد مورد استفاده در سازه های نفت و گاز برای ارزیابی عیوب لوله و تجهیزاتی است که عیوب موجود در آنها در صورت قرار گرفتن در بازه مورد قبول این استاندارد می توانند بدون تعمیر و یا تعویض، مورد بهره برداری قرار گیرند. در این مطالعه چگونگی انجام این متدولوژی در خط لوله 16 اینچ فشار بالا، دارای عیب خوردگی از نوع "کاهش موضعی ضخامت" با عمق 8 میلیمتر ارایه گردیده است. عمر خط لوله مورد مطالعه 4 سال با فشار سیال داخلی 33 مگاپاسگال بود که در خط تزریق مخزن زیرزمینی ذخیره گاز طبیعی قرار دارد. هدف از پژوهش حاضر، یافتن مقدار فشار ایمن در خط لوله با وجود عیب مذکور و همچنین حداکثر مدت زمان بهره برداری که بعد از آن احتمال بروز خرابی در محل عیب قابل توجه باشد، بود. داده های تجربی مورد نیاز توسط آزمون فراصوتی آرایه فازی از محل سایت بهره برداری، جمع آوری گردیده و بر اساس استاندارد API-579 مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که خط لوله با وجود عیب حاضر، بدون نیاز به تعمیر، توانایی سرویس دهی برای دو سال آتی را دارا است.

    کلیدواژگان: مناسب بودن برای سرویس (FFS)، خطوط لوله نفت و گاز، عیوب خوردگی، کاهش موضعی ضخامت، فشار بهره برداری، آزمون فراصوتی آرایه فازی
  • هادی تقوی فر* صفحات 17-24

    برای ایجاد شرایط مطلوب منجر به برقراری مخلوط استوکیومتری، عوامل زمان بندی پاشش سوخت و شدت چرخش هوا در حالت ترکیبی در این پروژه آنالیز شده اند و جواب بهینه منجر به ایجاد حداکثر احتراق و حداقل آلایندگی معرفی می شوند. نتایج عددی به دست آمده برای حالت پایه با نتایج تجربی در توافق خوبی هستند و حاکی از قابلیت اطمینان به مدل ایجاد شده می باشد. برطبق نتایج برگرفته از این مطالعه، پاشش زودهنگام 712 CA باعث ایجاد شاخص همگنی بزرگتری می شود و اثر شدت چرخش بر شاخص همگنی ERUI در پاشش های زودهنگام محسوس تر و بارزتر از پاشش دیرهنگام و متاخر است. از نقطه نظر آلایندگی نیز پاشش دیرهنگام توصیه می شود چرا که قادر به کاستن توامان هر دو آلاینده دوده و NOx می باشد. در حالت کلی می توان بیان کرد که حالت ترکیبی 712 CA- 1200 1/min حالت بهینه برای احتراق و 723 CA- 1500 1/min ایده آل برای کاستن از آلایندگی است. با توجه به نتایج به دست آمده می توان اقدام به تنظیم ECU در موتور جهت تنظیم نحوه پاشش و شدت چرخش هوای دورانی داخل موتور نمود تا به نتایج دلخواه رسید.

    کلیدواژگان: موتور دیزل پرسرعت، زمان بندی پاشش سوخت، شاخص همگنی نسبت هم ارزی، شدت چرخش اولیه
  • محمدرضا چیمه راد، ساسان آسیایی، حسام مقدسی، فاطمه قربانی بیدکرپه* صفحات 25-30

    یکی از مهم ترین چالش های داروسازان، عدم توانایی در تولید حامل های دارویی با دقت و کنترل بالا در تعداد مشخص می باشد، از این رو تولید ذرات دارویی برپایه ی دستگاه های ریزسیالاتی به عنوان وسیله ای تطبیق پذیر با طیف گسترده ای از کاربردها مورد استفاده می باشد. در این پژوهش هدف، تولید ریزقطرات به عنوان پایه ای برای حامل های دارورسانی، به کمک دستگاه های ریزسیالاتی با هندسه ی تمرکز جریانی می باشد، همچنین، تاثیر پارامترهای هندسی، مکانیکی و مشخصه های سیال بر قطر ریزقطرات تولیدی، (با استفاده از دو نوع ماده ی پارافین روغنی و هگزادکان به صورت جداگانه به عنوان سیال فاز پیوسته و آب به عنوان سیال گسسته) به صورت تجربی مورد ارزیابی قرار گرفته شده است. نتایج نشان دادند که با افزایش زاویه ی بین مجرای اصلی و فرعی و افزایش عرض مجراها قطر ریزقطرات به ترتیب به صورت نمایی و نسبتا خطی افزایش یافته و در مقابل با کاهش نسبت لزجت به کشش سطحی سیال، قطر ریزقطرات تولیدی به صورت نسبتا خطی کاهش می یابد. به علاوه در تمامی بررسی ها هنگام تغییر رژیم تشکیل ریزقطره جهش در تغییرات اتفاق می افتد و شاهد افزایش نرخ جریان فاز پیوسته وکاهش قطر ریزقطرات تولیدی هستیم.

    کلیدواژگان: ریز سیالات، مطالعه تجربی، ریزقطره، پارامترهای هندسی، مشخصه های سیال
  • مهدی حسینی پرست، صالح فلاح، بهزاد قدیری دهکردی* صفحات 31-40

    پمپ های گریز از مرکز در صنایع مختلف به ویژه صنایع نفتی کاربرد فراوان دارند. از این رو بررسی الگوی جریان درون پمپ و تغییر رفتار جریان ناشی از تغییرات هندسی پمپ به منظوره بهبود طراحی از اهمیت زیادی برخوردار است. در این مقاله، جریان سه بعدی در پمپ ESP که یک پمپ گریز از مرکز غوطه ور درون چاهی می باشد شبیه سازی عددی شده و اثر قطر و تعداد پره ایمپلر بر عملکرد آن ارزیابی شده است. برای مد ل سازی حرکت نسبی ایمپلر و دیفیوزر از روش قاب های مرجع چندگانه و برای ارتباط میان آن ها از رابط روتور ایستا بهره گرفته شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهند که با افزایش قطر ایمپلر هد پمپ افزایش یافته و راندمان کاهش می یابد و کاهش قطر اثر معکوس دارد. تغییرات بوجود آمده با افزایش و کاهش قطر به ترتیب به دلیل تغییر در زاویه خروجی جریان و افزایش تلفات اصطکاکی مرتبط می باشند. همچنین، نتایج نشان دادند که افزایش تعداد پره ایمپلر باعث افزایش هد و کاهش راندمان می گردد. این تغییرات درنتیجه افزایش سطوح انتقال انرژی به سیال و همچنین افزایش تلفات اصطکاکی رخ داده است.

    کلیدواژگان: پمپ ای، اس، پی، _ پمپ نفتی، ایمپلر، هد، راندمان
  • ریحانه حق پناه، محمدحسین شفیعی* صفحات 41-45

    دراین مقاله رویکردی جدید جهت طراحی کنترل کننده برای سیستمهای غیرخطی به روش تقریب های تکرارشونده ارایه میشود. در رویکرد پیشنهادی، ابتدا سیستم غیرخطی با چندین سیستم خطی متغیر با زمان تقریب زده میشود. سپس برای هرکدام از سیستم های خطی، یک قانون کنترلی طراحی شده و قانون کنترلی محاسبه شده برای آخرین سیستم، به سیستم غیرخطی اعمال میشود. در این مقاله نشان داده میشود که روش مرسوم در تقریب های تکرارشونده عملا حلقه باز بوده و پس از سپری شدن زمان کوتاهی ناپایدار میشود. سپس حداکثر زمان پایداری T در کنترل کننده های مرسوم با روش تقریب های تکرارشونده برای یک بازوی ربات از طریق شبیه سازی به دست می آید. در این مقاله، به منظور ایجاد ارتباط میان کنترل کننده و سیستم غیرخطی، هر T ثانیه فرآیند تقریب زدن و طراحی کنترل کننده تکرار می شود. به این ترتیب کنترل سیستم به صورت حلقه بسته بوده و هر T ثانیه با استفاده از پسخوردی که از سیستم غیرخطی گرفته میشود، سیگنال کنترلی به روزرسانی میگردد. در نهایت کارایی روش پیشنهادی، از طریق شبیه سازی نشان داده میشود.

    کلیدواژگان: کنترل مقاوم، سیستم های غیرخطی تقریب تکرارشونده، مد لغزشی، بازوی ربات
  • محمد حامد حکمت*، علی انصاری، مرتضی رحمانپور، صالح سحرخیز صفحات 47-56

    در این مقاله به شبیه سازی عددی انتقال گرمای جابجایی در چاه های گرمایی میکروکانالی پرداخته می شود. هدف اصلی مطالعه تاثیر قطر، فاصله بین پره ها و ارتفاع پره ها و همچنین سرعت سیال وروردی بر روی دمای متوسط پره ها، دمای میانگین سیال خروجی، تغییرات دمای سیال در راستای طولی میکروکانال و شار گرمایی عبوری از پره ها می باشد. بدین منظور، جریان سیال خنک کن (هوا) عبوری از یک چاه گرمایی میکروکانالی با پره های میله ای که دارای سطح مقطع بیضی شکل هستند و در یک چیدمان خطی قرار گرفته اند شبیه سازی سه بعدی می گردد. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که تغییرات قطر و فاصله پره ها و همچنین سرعت سیال ورودی تاثیر بسزایی در میزان انتقال گرمای چاه گرمایی دارد اما تغییرات دمایی ناشی از تغییر ارتفاع پره ها کم می باشد. با افزایش قطر بزرگ بیضی پره، دمای میانگین پره ها و سیال خروجی افزایش می یابد. همچنین، با افزایش فاصله بین دو پره، دمای میانگین پره ها و سیال خروجی به ترتیب افزایش و کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: شبیه سازی عددی، میکرو کانال، چاه گرمایی، پره پین شده
  • روح الامین درگاهی، روح الله رفعی* صفحات 57-66
    در مقاله حاضر به بررسی توزیع فشار و دما روی سطح جسم میانی نازل آیرواسپایک در نسبتهای فشار مختلف پرداخته شده است. برای تجزیه معادلات حاکم بر جریان آشفته از روش حجم محدود با مدلهای توربولانسی مختلف استفاده شده است. با مقایسه نتایج با داده های تجربی موجود، مدل SST k-ω برای شبیه سازی جربان آشفته انتخاب شده است. طول ناحیه چرخشی، تغییر دما در نقاط دمای بیشینه و کمینه، تغییرات دما و فشار در ناحیه چرخشی و امکان پیش بینی نقطه جدایش و ضمیمه شدن بوسیله نمودار توزیع فشار و دما بررسی شده است. نتایج نشان میدهد که با افزایش نسبت فشار نقطه های جدایش، ضمیمه شدن و ناحیه چرخشی به طرف پایین-دست حرکت می کنند و همزمان طول ناحیه چرخشی نیز افزایش می یابد. همچنین مقدار دما در نقاط دمای بیشینه و کمینه تقریبا تغییر نمی کند ولی مقدار فشار بیشینه و کمینه کاهش پیدا می کنند. یکی دیگر از نتایج مهم تقریب خوب پیش بینی نقطه ضمیمه شدن توسط نمودار دما در نقطه دمای بیشینه می باشد به طوری که نقطه ضمیمه شدن همان مکانی می باشد که دما بیشینه می باشد.
    کلیدواژگان: لایه مرزی آشفته، توزیع فشار، توزیع دما، جدایش ناشی از شوک، نازل آئرواسپایک
  • محمود ذبیح پور*، هومن اولادی صفحات 67-75
    مهم ترین عاملی که سلامت یک سازه را با خطر مواجه می کند، وجود عیوبی است که به دلایل مختلف در آن سازه وجود داشته یا پدیدار می شوند. بنابراین، ضروری است شناختی کافی از اثر حضور انواع آن آسیب ها بر پاسخ مکانیکی سازه وجود داشته باشد. در مقاله حاضر، به بررسی اثر حضور و ویژگی های آسیب در یکی از حساس ترین اجزاء یک سازه هوایی یعنی اسپار کامپوزیتی بال هواپیما از منظر محاسبه تغییرات پاسخ مکانیکی آن در نقاط معیار پرداخته شده-است. با شناسایی اثرات، الگوریتم پیاده سازی سیستم پایش سلامت سازه قابل شناسایی خواهدبود. از روش قدرتمند المان محدود در تعیین نتایج با دقت مناسب در تغییرات رفتار مکانیکی بهره گرفته شده است. محاسبه و رصد تغییرات خواص مکانیکی جامع اسپار در قالب مدل های متعدد، به عنوان مبنای فرآیند پایش سلامت اسپار کامپوزیتی تعریف گردیده است. ارزیابی نتایج، نشان می دهد تغییر رفتار مکانیکی اسپار کامپوزیتی در بارهای اعمالی مختلف، ارتباط مستقیم با محل ایجاد آسیب، نحوه رشد و اندازه ی آسیب دارد و موقعیت مکانی آسیب با تاثیر بیشتر و مهم تری نسبت به اندازه آسیب بر تغییرات رفتار مکانیکی اسپار کامپوزیتی همراه است.
    کلیدواژگان: اسپار کامپوزیتی، پاسخ مکانیکی، روش اجزاء محدود، آسیب، هواپیمای سبک
  • علی جبار رشیدی*، بهرام کریمی، ایوب خداپرست صفحات 77-86

    این مقاله به طراحی کنترلگر برای آرایش بندی گروه ربات های متحرک غیرهولونومیک مبتنی بر روش زیربهینه ی توزیع شده در حضور موانع محیطی می پردازد. آرایش بندی گروه ربات های متحرک یکی از مسایل مهم در حرکت گروهی و رفتار مشارکتی سیستم های چندعاملی است که قیود موجود بر روی مکانیزم های فرآیند و همچنین چالش و محدودیت های محیط دینامیکی ناشناخته بر پیچیدگی های کنترلی آن افزوده است. در این مقاله با ترکیب روش های رهبر-پیرو و رویکرد مبتنی بر رفتار برای هر یک از رفتارهای مطلوب نظر مانند تشکیل آرایش هندسی، تعقیب مسیر و اجتناب از برخورد، تابع هزینه ای تعریف شده و معادله دینامیک خطای آرایش به عنوان قید مسئله در نظر گرفته می شود. هدف طراحی یک قانون کنترل بهینه برای حرکت گروهی ربات ها به نحوی است که در محدودیت ها و قیود صدق کرده و در ضمن معیار معینی را حداقل نماید. در ادامه پایداری و بهینه بودن سیستم حلقه بسته نیز اثبات شده است. نتایج شبیه سازی، کارایی و عملکرد مناسب کنترلگر طراحی شده را به خوبی نشان می دهد.

    کلیدواژگان: کنترل زیربهینه توزیع شده، آرایش بندی، ربات متحرک غیرهولونومیک، نظریه گراف، اجتناب از برخورد
  • سید محمد رضا رضوی، حامد شهبازی*، مریم ملک زاده، علیرضا آریایی صفحات 87-96

    در این مقاله اثر استفاده از الگوریتم های هوشمند مختلف برای بهینه سازی مشاهده گر اغتشاش تطبیقی نرو فازی موردبررسی قرارگرفته است. ابتدا یک کنترلگر تطبیقی مدل مرجع برای شبیه ساز زیرسیستم کنترل وضعیت ماهواره طراحی شده است. سپس برای تضعیف اثر اغتشاش از مشاهده گرهای اغتشاش تطبیقی نرو فازی استفاده شده است. در این مقاله سیستم فازی مربوطه با استفاده از الگوریتم های هوشمند ژنتیک، ازدحام ذرات، رقابت استعماری، زنبورعسل، مورچگان و به خصوص الگوریتم گرادیان ازدحام ذرات که موجب افزایش سرعت و بهینه تر شدن پاسخ می گردد، بهینه شده است. الگوریتم گرادیان ازدحام ذرات با ترکیب ایده هایی از یادگیری تقویتی گرادیان سیاست و روش ازدحام ذرات یک روش ترکیبی بهینه سازی برای کنترل یک سیستم پیچیده غیرخطی است که کاربردهای فراوانی در جهان واقعی دارد. در این روش با گرفتن ایده از روش های یادگیری تقویتی، گرادیان سیاست برای یک سیستم نرو فازی محاسبه می شود و در روابط بهینه سازی ازدحام ذرات وارد می گردد تا بهینه سازی علاوه بر فاکتورهای لحاظ شده در روش های ازدحامی در جهت گرادیان سیاست نیز انجام شود. برای بهینه سازی پارامترهای سیستم نرو فازی و داده های ورودی و خروجی در تابع هزینه در نظر گرفته شده است. در انتها نیز سیستم های نرو فازی بهینه شده توسط الگوریتم های مذکور با یکدیگر مقایسه می شوند و نشان داده می شود که الگوریتم گرادیان ازدحام ذرات نسبت به الگوریتم ازدحام ذرات عملکرد بهتری دارد.

    کلیدواژگان: شبیه ساز کنترل وضعیت ماهواره، بهینه سازی، مشاهده گر اغتشاش مودلغزشی تطبیقی نرو فازی، الگوریتم های هوشمند، الگوریتم ازدحام ذرات، الگوریتم گرادیان ازدحام ذرات
  • صدرا رفعت نیا، جواد فرجی، جعفر کیقبادی* صفحات 97-106
    در این مقاله، مدلی جدید بر پایه الگوریتم ژنتیک به صورت بلادرنگ برای خطای حسگرهای اینرسی ارزان قیمت توسعه داده می شود. در سامانه های ناوبری اینرسی عدم رفع خطاهای حسگرهای اینرسی نه تنها سبب می شود خطاهای موقعیت یابی به شدت افزایش یابد بلکه منجر به کاهش دقت در تخمین سایر متغیرهای حالت ناوبری نیز می شود. این موضوع اهمیت و ضرورت ارایه الگوریتمی کارآمد برای مدل سازی نسبتا دقیق از خطاهای حسگرهای اینرسی می شود. در این مقاله، از الگوریتم ژنتیک برای مدل سازی خطای حسگرهای اینرسی استفاده شده است. هدف اصلی از طراحی این مدل این است که باوجود خطاهای اندازه گیری در حسگرهای ناوبری اینرسی، بتوان تخمین دقیقی از موقعیت، سرعت و زوایای سمت و تراز سیستم ناوبری اینرسی داشت. به منظور پیاده سازی و مقایسه الگوریتم ارایه شده و صحه گذاری آن از تست خودرو استفاده می شود. نتایج حاصل از تست نشان می دهد که با استفاده از الگوریتم طراحی شده، دقت تخمین متغیرهای حالت ناوبری اینرسی نسبت به سایر روش های متداول همچون گوس-مارکوف به میزان قابل توجهی افزایش خواهد یافت. لذا در حالت کلی این روش ارایه شده سبب بهبود نتایج ناوبری اینرسی خواهد شد.
    کلیدواژگان: سیستم ناوبری اینرسی، الگوریتم ژنتیک، مدل خطای حسگرهای اینرسی، تخمین، فیلتر کالمن توسعه یافته
  • عبدالحسین ساعدی، اسماعیل حجاری*، سید محسن صدرالسادات صفحات 107-114
    در این پژوهش خواص مکانیکی و ریزساختاری اتصال غیرمشابه فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI310 به فولاد کم آلیاژ API5LX60 در سه حرارت ورودی مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. جهت انجام عملیات جوشکاری از فرآیند قوسی تنگستن- گاز (GTAW) و فلز پرکنندهER2209 استفاده شده است. پس از جوشکاری، ریز ساختار مناطق مختلف اتصال شامل فلزات پایه، فلزات جوش، مناطق متاثر از حرارت (HAZ) و فصل مشترک ها با استفاده از میکروسکوپ نوری مورد بررسی قرار گرفت. بررسی سطوح شکست به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) انجام شد. همچنین خواص مکانیکی اتصال با استفاده از آزمون ضربه و ریزسختی سنجی ارزیابی گردید. نتایج بررسی های ریزساختاری نشان داد فلزجوش ER2209 دارای ریزساختار فریتی- آستنیتی می باشد. با افزایش حرارت ورودی، در ناحیه متاثر از حرارت فولاد AISI310 تغییرات ریزساختاری چندانی مشاهده نشد اما این تغییرات در فلز پایه API5LX60 بوضوح قابل مشاهده بود. نتایج آزمون ضربه نشان داد که با افزایش حرارت ورودی، انرژی شکست فلز جوش بصورت قابل توجهی افزایش می یابد. از سوی دیگر افزایش حرارت ورودی، تاثیر چندانی بر سختی فلز جوش نداشته و تنها بصورت جزیی موجب کاهش سختی آن می شود.
    کلیدواژگان: فولاد زنگ نزن AISI310، فولاد کم آلیاژ API5LX60، فلز پرکنندهER2209، اتصال غیرمشابه، حرارت ورودی
  • علیرضا سلمانیان مبارکه، احسان براتی*، قاسم صادقی، منوچهر شاه حیدری صفحات 115-124

    به دلیل ویژگی های ممتاز کامپوزیت ها مانند سبکی، استحکام بالا و قابلیت شکل پذیری خیلی خوب، استفاده از وصله های کامپوزیتی در ترمیم ورق های ترک خورده و دارای شکاف، بسیار مرسوم می باشد. در این مقاله تاثیر پارامتر های مختلف مانند جنس وصله های کامپوزیتی، جنس لایه چسب و جنس فلزپایه با استفاده از روش المان محدود سه بعدی در کاهش ضرایب شدت تنش در مود یک و مود ترکیبی و تغییرات زاویه شکست اولیه مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داده است که جنس وصله کامپوزیتی و ورق پایه تاثیر زیادی در کاهش ضریب شدت تنش معادل دارد و کامپوزیت بورن/اپوکسی نسبت به سایر مواد مناسب تر است. اما جنس لایه چسب تاثیر چشمگیری بر کاهش ضریب شدت تنش ندارد. از دیگر نتایج مهم به دست آمده از این مقاله، عدم تاثیر چشمگیر وصله بر زاویه شکست اولیه است

    کلیدواژگان: ورق ترکدار، وصله کامپوزیتی، ضریب شدت تنش، مود ترکیبی، المان محدود سه بعدی
  • منصوره شریعتمدار طهرانی، محمد محسن شاه مردان، محمد حسن کیهانی، محمد محمدیون* صفحات 125-134

    تعیین دقیق توزیع دما در گرما افزایی (هایپرترمیا) بعنوان فاکتور اساسی در بکارگیری این روش بعنوان درمان ترکیبی تومورهای سرطانی است. در این مقاله هدف تخمین توان بهینه منبع گرمایی به منظور  از بین بردن سلول های سرطانی با توجه به توزیع دما در بافت سرطانی است. برای این منظور از روش معکوس برای تخمین توان منبع گرمایی استفاده شده است. بافت سینه به صورت یک نیمکره در نظر گرفته و در حالت سه لایه (چربی، غدد و عضله) مسئله حل شده است.  انتقال گرما در بافت نرم با استفاده از معادله پنس که بر اساس رسانش گرمایی فوریه ای می باشد توصیف شده است. برای حل معادلات حاکم بعد از بی بعد سازی ، از روش تفاضل محدود و روش مختصات عمومی استفاده شده و  معادلات از صفحه فیزیکی به صفحه محاسباتی که دارای شبکه هموار است انتقال داده شده اند. برای حل معادلات معکوس ، روش گرادیان مزدوج با مسئله الحاقی که یکی از قوی ترین روش های حل مسایل معکوس است به کارگرفته شده است.

    کلیدواژگان: هایپرترمیا، منبع گرمایی، معادله پنس، روش مختصات عمومی، روش معکوس
  • علی طالع زاده لاری*، حسین قربانی منقاری، غلامحسین رحیمی صفحات 135-144
    با توجه به کاربرد فراوان پوسته های ساده و مشبک کامپوزیتی در صنایع مختلف بررسی رفتار ارتعاشی آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این پژوهش، اثر پارامترهای مختلف بر ارتعاشات این پوسته ها به صورت تجربی و عددی مطالعه شده است. برای انجام آنالیز مودال نمونه ها به روش رشته پیچی الیاف ساخته شده است. خواص مکانیکی الیاف و زمینه و نیز درصد حجمی الیاف به کار رفته در پوسته و ریب طبق تست های استاندارد تعیین شده و نهایتا خواص مکانیکی هر یک از اجزا به کمک روابط میکرومکانیک محاسبه شده است. از این خواص برای مدل سازی دقیق مسئله در نرم افزار المان محدود ABAQUS استفاده شده است. نتایج به دست آمده از مدل عددی به کمک نتایج تست تجربی اعتبارسنجی شده است. در نهایت با استفاده از این مدل اثر پارامترهای موثر بر ارتعاشات پوسته های کامپوزیتی مطالعه شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که افزودن تقویت کننده الزاما فرکانس طبیعی پوسته را افزایش نمی دهد. از نقطه نظر ارتعاشاتی، شبکه بندی محیطی، کاگوم و مثلثی شرایط نسبتا مشابهی دارند که با توجه به سهولت ساخت رینگ های محیطی، این نوع شبکه بندی بر سایرین ارجحیت دارد.
    کلیدواژگان: پوسته استوانه ای کامپوزیتی، پوسته مشبک، تست تجربی، مطالعه عددی، ارتعاشات
  • حسین عابد، ابراهیم افشاری*، حمید بهشتی صفحات 145-154

    در این مقاله، استفاده از سیستم توربین انبساطی- پیل سوختی اکسید جامد در ایستگاه تقلیل فشار گاز به جای سیستم های متداول در ایران (استفاده از رگلاتور برای کاهش فشار)، پیشنهاد شده است و به بررسی عوامل موثر بر عملکرد سیستم هیبریدی پیشنهادی پرداخته می شود. کاهش فشار در ایستگاه های متداول توسط شیرهای فشارشکن انجام می گیرد که تولید انرژی ندارند؛ اما با اضافه شدن توربین های انبساطی و پیل های سوختی، می توان انرژی الکتریکی نیز تولید کرده و آن را به شبکه برق تزریق کرد. در زمستان به علت پایین بودن دمای گاز ورودی و همچنین بالا بودن فشار ورودی، در توربین انبساطی و شیرهای فشار شکن احتمال یخ زدگی و در نتیجه خرابی دستگاه ها خواهد بود. به این دلیل از یک بویلر برای تولید گرما استفاده می شود. چون پیل سوختی اکسید جامد گرمای زیادی در حین کار تولید می کند، می توان از این گرما برای پیش گرمایش استفاده کرد و میزان مصرف سوخت را پایین آورد. این کار به کمک تحلیل حرارتی و الکتروشیمیایی پیل سوختی همراه با تحلیل ترمودینامیکی دیگر اجزای سیستم هیبریدی انجام می گیرد. نتایج نشان می دهد ایستگاه تقلیل فشار با استفاده از ترکیب پیل سوختی و توربین، بازده 5 تا 10% بالاتری را نسبت به ایستگاه تقلیل فشار شامل پیل سوختی و شیر فشارشکن دارد. برای حالتی که سیستم دارای پیل سوختی است، میزان مصرف سوخت نسبت به حالتی که سیستم بدون وجود پیل سوختی کار می کند، بسیار زیاد است؛ زیرا بیشتر این سوخت صرف تولید توان الکتریکی می شود. همچنین استفاده از پیل سوختی در ایستگاه های تقلیل فشار باعث بالاتر رفتن بازده سیستم و در نتیجه کاهش مصرف سوخت نسبت به نیروگاه های چرخه ترکیبی است.

    کلیدواژگان: پیل سوختی اکسید جامد، توربین انبساطی، ایستگاه های تقلیل فشار، سیستم هیبریدی
  • مهران عبدالعلی پورعدل، شهرام خلیل آریا*، صمد جعفرمدار صفحات 155-164

    استفاده از چرخه های ترمودینامیکی با کارایی بالا برای تولید توان از منابع گرمای موجود یک راهبرد موثر برای توسعه انرژی پایدار است. در این مقاله یک چرخه ترکیبی تولید توان جدید (چرخه ترکیبی تبخیر آنی یک و سه مرحله ای با چرخه رانکین آلی) با توجه به دو چاه با دما و فشار متفاوت برای منابع زمین گرمایی سبلان پیشنهاد شده و مورد تحلیل انرژی و اگزرژی قرار گرفته است. در انتها برای چرخه رانکین آلی چهار سیال عامل مناسب، با توجه به فشار جداسازها (یا فشار شیر انبساط 1، 2 و 3)، دمای تبخیرکن و اختلاف دمای نقطه تنگش تبخیرکن بهینه سازی شده است. نتایج نشان می دهد که سیال ایزوبوتان برای چرخه رانکین مناسب تر بوده و برای این سیال در حالت بهینه توان خالص، بازده حرارتی و اگزرژی به ترتیب 23073 کیلووات، %73/19 و %67/75 محاسبه شده است، در این حالت و در مقایسه با مطالعات قبلی با شرایط یکسان سرچاه ها برای نیروگاه سبلان، چرخه پیشنهادی عملکرد بهتری را از دیدگاه انرژی و اگزرژی نشان داده است.

    کلیدواژگان: تحلیل ترمودینامیکی، چرخه تبخیر آنی تک مرحله ای، چرخه تبخیر آنی سه مرحله ای، چرخه رانکین آلی، نیروگاه زمین گرمایی سبلان
  • امیر فتاحی، مازیار دهقان، محمدصادق ولی پور* صفحات 165-173

    در مطالعه حاضر جریان و انتقال حرارت سه بعدی نانو سیال آب-اکسید آلومینیوم در یک ریزخنک کننده میکرو کولر سه بعدی با سطح مقطع مستطیلی در حضور میدان مغناطیسی به صورت عددی مورد بررسی قرار می گیرد. میدان مغناطیسی به صورت عرضی یعنی در جهت عمود بر جهت جریان نانوسیال اعمال می-شود. تمام شبیه سازی ها برای اعداد هارتمن 0 تا 30 و برای عدد رینولدز (Re) برابر 100 و کسر حجمی (∅) برابر 2 درصد صورت می گیرد. نتایج میدان جریان و انتقال حرارت در قالب کمیت های موثر اعم از عدد پوازیه (f.ReDh)، حداکثر سرعت محوری بدون بعد (Umax) و عدد ناسلت به همراه کانتور های سرعت و دما ارایه می شوند. نتایج نشان می دهد که با افزایش عدد هارتمن افت فشار و انتقال حرارت افزایش می یابد. همچنین علاوه بر داشتن پروفیل دمای یکنواخت تر در قسمت سیال، اعمال میدان مغناطیسی توزیع دما در قسمت جامد میکروکانال را نیز یکنواخت تر می کند. لذا می توان شار حرارتی بالاتری توسط میکروکولر دفع کرد بدون اینکه حداکثر دمای کانال از محدوده مجاز تخطی نماید.که در تحمل شار حرارتی بالاتر در محدوده دمایی مطمین کمک شایانی خواهد نمود.

    کلیدواژگان: میکرو کولر، نانو سیال، میدان مغناطیسی، انتقال حرارت جابجایی
  • سید علی فرشاد، محسن شیخ الاسلامی کندلوسی* صفحات 175-183

    در این مقاله، تولید آنتروپی نانوسیال اکسید آلومنیوم-آب در یک گردآورنده خورشیدی صفحه تخت مجهز به نوار پیچشی مورد بررسی قرار گرفته است. نرم افزار تجاری Ansys-Fluent به منظور شبیه سازی عددی بهره گرفته شده است. مدل آشتفگی k-ε تحقق پذیر برای شبیه سازی جریان آشفته استفاده گردیده است. تحلیل میزان تولید آنتروپی می تواند به بهترین طراحی از نظر قانون دوم ترمودینامیک کمک نماید. تاثیرات چیدمان نوار پیچشی و عدد رینولدز، بر تولید آنتروپی اصطکاکی و حرارتی، نمایش داده شده است. با افزایش نسبت قطر و پیچش، انتقال گرما افزایش یافته است. بنابراین تولید آنتروپی حرارتی با افزایش این پارامترها افزایش یافته اما رفتار معکوسی برای تولید آنتروپی اصطکاکی شده است که به علت افزایش گرادیان سرعت می باشد. کمترین مقادیر آهنگ تولید آنتروپی حرارتی و اصطکاکی به ترتیب W/m3K13/4748 و W/m3K33/17 به دست آمده است. همچنین، عدد بیجان، با افزایش عدد رینولدز، نسبت قطر و پیچش، کاهش یافته است. بهترین طراحی متعلق به حالتی است که بیشترین راندمان قانون دوم (حدود 68 درصد) که به ازای بیشترین مقدار نسبت پیچش، قطر و عدد رینولدز رخ داده است.

    کلیدواژگان: تولید آنتروپی، نوار پیچشی، نانوسیال، جریان آشفته، گردآورنده خورشیدی صفحه تخت
  • سعید کرمی*، علی ملکی، روج الله هادی پورگودرزی، ابراهیم علیزاده صفحات 185-194
    برای یک شناور سطحی پروانه استاندارد طراحی شد، سپس با یک برنامه کامپیوتری هندسه سه بعدی پروانه بر مبنای داده های دوبعدی تولید و شبکه بندی و میدان جریان حول پروانه بر مبنای روش دینامیک سیالات محاسباتی حل گردید در این راستا از شبکه بندی ترکیبی و شرط پریودیک با برش اسپیلاین استفاده شد. در مدل سازی عددی از یک مدل دایم و سه مدل غیر دایم استفاده شد. نتایج مورد اعتبارسنجی و عدم قطعیت خطای گسسته سازی شبکه بندی محاسبه گردید. نتایج دارای تطابق مناسبی با نتایج آب آزاد بود. نقطه جدایش جریان تخمین زده و دنباله پروانه موردبررسی قرار گرفت. به منظور مدل سازی گذار لایه مرزی از دو مدل گذار گاما و گاما رینولدز تتا استفاده شد. برای آشکارسازی گردابه و دنباله پروانه از معیار کیو استفاده گردید. جدایش جریان و گذار لایه مرزی از آرام به آشفته در روش غیر دایم در ضرایب پیشروی بالا با حالات دایم متفاوت بود. اثرات افزودن دو داکت استاندارد با کد 19 آ و 37 آ با پروانه باز مورد مقایسه و بررسی قرار گرفت که داکت19 آ دارای خواص هیدرودینامیکی بهتری بود.
    کلیدواژگان: پروانه دریایی، جریان دنباله پروانه، لایه مرزی آرام و آشفته، پروانه باز و بسته، دینامیک سیالات محاسباتی
  • حمیدرضا گشایشی*، سید سینا ادیبی طوسی صفحات 195-203
    امروزه آب شیرین کن های خورشیدی به طور گسترده ای به منظور شیرین سازی آب مورد استفاده قرار گرفته اند. در این تحقیق از یک دستگاه آب شیرین کن خورشیدی پلکانی که دارای 7 پله به ارتفاع 35 میلیمتر، عرض 80 میلی متر و طول 600 میلی متر می باشد، استفاده شده است. به منظور ادامه شیرین سازی آب بعد از غروب خورشید، از مواد تغییر فاز دهنده به عنوان منبع ذخیره انرژی گرمایی بهره گرفته تا در زمانی که خورشید غروب می کند همچنان بتوان به شیرین سازی آب ادامه داد. در این مطالعه از ماده تغییر فاز دهنده اسید استیاریک استفاده شده است. همچنین به منظور افزایش بازده دستگاه، از یک فن به منظور مکش هوای داخل آب شیرین کن و یک کندانسور استفاده شده است. آزمایش در چهار حالت انجام پذیرفته است حالت اول در حالت ساده، حالت دوم فقط با استفاده از فن مکنده و کندانسور، حالت سوم همراه با استیاریک اسید و حالت چهارم همزمان از ماده تغییر فاز دهنده و کندانسور استفاده شده است که نسبت به حالت ساده 104 درصد افزایش تولید داشته است.
    کلیدواژگان: آب شیرین کن خورشیدی پلکانی، ماده تغییر فاز دهنده، کندانسور خارجی، فن مکنده، انرژی تجدید پذیر
  • محمدحسین محمدی، مهرداد بزاززاده*، محسن آقاسیدمیرزابزرگ صفحات 205-214

    دهانه ورودی در موتورهای رمجت به منظور کاهش سرعت هوا از جریان آزاد تا سرعت لازم جهت پایداری شعله در محفظه احتراق، بکار می رود. از این رو طراحی دقیق و صحیح دهانه ورودی، تاثیر بسزایی بر عملکرد کل سیستم و پارامترهای اصلی موتور رمجت دارد. در کار حاضر یک دهانه ورودی تراکم خارجی متقارن محوری برای عملکرد در عدد ماخ پروازی 1/2 براساس نیازمندی های موتور رمجت خاص طراحی شد. با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی، شبیه سازی جریان برروی دهانه ورودی به صورت مجزا انجام گرفت. بمنظور بررسی عملکرد دهانه به صورت یکپارچه با سایر اجزای موتور، شبیه سازی پایا در دبی های سوخت مختلف و اعداد ماخ متفاوت انجام شد، در ادامه با انتخاب یک تابع خاص تزریق سوخت نسبت به زمان در محفظه احتراق، شبیه سازی گذرا برای موتور بصورت یکپارچه صورت پذیرفت. نتایج حاصل از شبیه سازی، سرعت حرکت موج ضربه ای و عملکرد دهانه ورودی در تعامل با سایر اجزا را نشان داد. همچنین نتایج نشان می دهد که دهانه ورودی طراحی شده می تواند الزامات مورد نیاز موتور، با توجه به توانمندی های سیستم کنترل سوخت را برآورده سازد.

    کلیدواژگان: موتور رمجت، دهانه ورودی فرا صوت، دینامیک سیالات محاسباتی، محفظه احتراق، سیستم کنترل سوخت
  • نگین مفتونی*، کیانا معتقدی صفحات 215-224

    هدف از این تحقیق مطالعه میزان انرژی یک ساختمان در شرایط مختلف طراحی و تلاش برای بهینه کردن آن است. در این تحقیق ابتدا بار سرمایشی و گرمایشی یک برج واقع در شهر تهران محاسبه شده است. برای بهینه کردن مصرف انرژی، اثرات تغییر جنس و رنگ، تاثیر تغییر جنس پنجره ها و اثر وجود سایه بان به منظور کاهش ضریب انتقال حرارت مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که تغییر در نوع پنجره، بار حرارتی را به میزان قابل توجهی کاهش خواهد داد. با جایگزین کردن پنجره دو جداره رفلکسی بار حرارتی در زمستان در حدود 40 درصد کاهش می یابد. وجود سایه بان بر روی پنجره ها و همچنین تغییر در رنگ دیوارها هر کدام باعث 3 درصد کاهش بار می شود. هم چنین انتخاب جنس بهینه برای دیوار خارجی حدود 9 درصد در زمستان و 6 درصد در تابستان به کاهش بار ساختمان کمک می کند. نهایتا به محاسبه نقطه سربه سر در حالتهای مختلف پرداخته شد که زمان بازگشت هزینه برای انجام این تغییرات در حالت بهینه در حدود 3 سال خواهد بود.

    کلیدواژگان: تهویه مطبوع، ضریب انتقال حرارت، انرژی مصرفی، ساختمان، محاسبه اقتصادی
  • پیمان موبدی، آرش میرعبدالله لواسانی*، کامران صالحی افشار، سامان ابوالفتحی صفحات 225-231

    در این مقاله، انتقال گرما از یک لوله بادامکی با نسبت های منظر 35/1 تا 74/3 در جریان عرضی هوا و در محدوده رینولدز 20000 تا 46000 با قطر معادل دایره در دو زاویه حمله صفر و 180 درجه مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که بهترین عملکرد گرمایی نسبت به دایره با قطر معادل، برای لوله با نسبت منظر 35/1 در زاویه حمله 180 درجه است. عدد ناسلت میانگین برای این لوله در زاویه حمله 180 درجه نسبت به لوله دایروی با قطر معادل به میزان 11 درصد بیشتر بود. در عدد رینولدز 20695 برای این لوله، عدد ناسلت نسبت به لوله دایروی با قطر معادل به میزان 4/19 درصد بیشتر ثبت شد. پایین ترین میزان عدد ناسلت میانگین نیز برای لوله با نسبت منظر 74/3 در زاویه حمله صفر درجه بود. عدد ناسلت میانگین برای این لوله نسبت به لوله دایروی با قطر معادل 21 درصد کمتر می باشد.

    کلیدواژگان: انتقال گرما، جریان عرضی، جریان لایه ای، زاویه حمله، نسبت منظر
  • احسان مهرابی گوهری*، هادی مهدوی، محمدحسین قائدشرف صفحات 233-237
    امروزه اهمیت پیشرانها در هدایت اجرام فضایی بر کسی پوشیده نیست. در این پژوهش به بررسی و مقایسه دو نمونه پیشران 5 نیوتنی با پیشرانه های آب اکسیژنه و نیتروز اکسید در مقیاس آزمایشگاهی با استفاده از آنالیز حساسیت و عدم قطعیت پرداخته شده است تا در پایان انتخاب پیشران مطلوب تر در شرایط نیروی پیشران تولیدی یکسان حاصل گردد. برای آزمایش، از پیشران های موجود در آزمایشگاه پژوهشگاه هوافضا استفاده گردید. پیشران نمونه آب اکسیژنه با درصد خلوص85% افت فشار در انژکتور15/0 بار، فعالیت کاتالیستی 150، فشار محیط05/0 بار و بار بستر01/0 در نظر گرفته شد و همچنین پیشران نمونه نیتروز اکسید دارای دبی جرمی 36/7 گرم بر ثانیه و قطر گلوگاه 017/2 میلیمتر است. با محاسبات انجام شده عدم قطعیت کل برای پیشران آب اکسیژنه 53/0 و عدم قطعیت هر پارامتر به عدم قطعیت کل 73/0 (یا %68/14) حاصل گردید از طرف دیگر مقادیر برای پیشران نیتروز اکسید به ترتیب52/0 و 53/0(یا %27/10) محاسبه شد. بنابراین استفاده از پیشران نیتروز اکسید به لحاظ دقت مطلوبتر و نیروی پیشران آن به نیروی پیشران مطلوب 5 نیوتن نزدیکتر خواهد بود.
    کلیدواژگان: پیشران، آب اکسیژنه، نیتروز اکسید، آنالیز حساسیت، آنالیز عدم قطعیت
  • مهدی میرزاپور، مرتضی بیاتی* صفحات 239-248

    در این پژوهش به بررسی عددی تاثیر تعداد پره و سهم دیواره پره دار و دیواره بدون پره از مقدار انتقال گرمای داخل یک داکت مستقیم با روش حجم محدود پرداخته شده است. تعداد پره ها 1، 3 و 5 عدد انتخاب شده و سیال عامل آن محلول آبی کربوکسی متیل سلولز است که یک سیال غیرنیوتنی قانون توانی می باشد. در هر حالت، در اعداد رینولدز و پرانتل های مختلف، عدد ناسلت موضعی، ضریب انتقال گرما و مقدار افت فشار درون کانال محاسبه شده است. نتیجه شده که با افزایش تعداد پره ها، انتقال گرمای کلی افزایش می یابد ولی نرخ افزایش آن غیرخطی بوده و بخاطر تغییر الگوی جریان روند کاهشی دارد. همچنین سهم مقدار انتقال گرما در دیواره پره دار و دیواره بدون پره روند منظمی را طی نمی کند و به مکان قرارگیری پره ها وابسته است. بهینه بودن مقدار انتقال گرما و افت فشار داخل کانال به انتخاب تعداد و جانمایی پره ها وابسته است لذا باید بین مقدار افزایش انتقال گرمایی که به خاطر افزایش تعداد و مساحت سطح پره ها بوجود می آید و افزایش افت فشاری که همراه است، موازنه ای برقرار نمود.

    کلیدواژگان: سیال غیر نیوتنی، انتقال گرما، کانال دارای پره
  • اسماعیل میکائیلی، محسن حیدری بنی، جعفر اسکندری جم* صفحات 249-258
    در پژوهش حاضر دو روش تحلیلی و عددی برای مطالعه و بررسی ارتعاشات آزاد ورق های مشبک هدفمند در محیط های حرارتی بکار گرفته شده است. در روش تحلیلی، خواص ورق هدفمند به صورت تابعی از دما تعریف شده و برای در نظر گرفتن خواص ورق مشبک از ماتریس سفتی تعریف شده بر اساس نظریه وسیلیو استفاده شده است. معادلات تعادل حاکم، بر اساس نظریه تغییر شکل برشی مرتبه اول که شامل مولفه های جابجایی و دورانی می باشد، به دست آمده و با فرض شرایط مرزی چهار طرف گیردار به روش انرژی حل شده است. با حل مساله مقدار ویژه، رفتار ارتعاشی سازه در محیط حرارتی (با حضور تنش حرارتی) تعیین شده است. نتایج تحلیلی و عددی با نتایج آثار گذشته مورد مقایسه و صحت سنجی قرار گرفته است. در زمینه ارتعاشات آزاد ورق مشبک هدفمند در محیط حرارتی مطالعات پارامتری مختلفی از جمله تغییر اندازه ریب ها، فاصله ریب ها و... جهت پیش بینی رفتار سازه صورت گرفته است.
    کلیدواژگان: مواد هدفمند، سازه مشبک کامپوزیتی، ارتعاشات آزاد، محیط حرارتی
  • امین نجفی*، سید مجتبی علوی صفحات 259-266

    با توجه به کاربردهای مختلف شناورهای تندرو، تقاضا برای استفاده از این شناورها افزایش یافته است. از اهداف مهم طراحی این دسته از شناورها، دست یابی به سرعت های بالاتر می باشد که یکی از موانع این مهم مسئله ناپایداری طولی می باشد. جهت جلوگیری از وقوع ناپایداری طولی در شناور روش های مختلفی بیان شده است که از آن جمله می توان به اضافه نمودن المان های کنترلی مانند اینترسپتور، تریم تب و... به بدنه شناور اشاره کرد. از مهم ترین معایب استفاده از این المان ها موضوع تعمیر و نگه داری و کنترل آن ها می باشد، در نتیجه اگر بتوان ناپایداری طولی شناور را به روشی حل کرد که نیاز به تعمیرات و نگه داری نداشته باشد مفید و عملی خواهد بود. در این تحقیق روش جدیدی جهت رفع ناپایداری طولی شناور تندرو ارایه شده است. در این روش با استفاده از انحنای عرضی بدنه ناپایداری شناور رفع گردیده است. جهت بررسی تاثیر انحنای عرضی بدنه از روش عددی استفاده شده است. همچنین جهت اعتبارسنجی روش عددی، از تست مقاومت شناور در حوضچه کشش استفاده شده است. شناور کوگار یک شناور تندرو تک بدنه هاردچاین با ددرایزی ثابت در پاشنه شناور می باشد. از تست تجربی پارامترهایی چون مقاومت، تریم دینامیکی و بالاآمدگی مرکز ثقل حاصل می شوند که این پارامترها جهت اعتبارسنجی روش عددی نیز به کار برده می شوند. نتایج نهایی در قالب تاثیر انحنا بر ناپایداری طولی، مقاومت و زاویه‏ی تریم دینامیکی برای سرعت های ورودی مختلف ارایه شده است. نتایج نشان می دهدکه، تغییر انحنای عرضی تاثیر قابل ملاحظه ای روی ناپایداری طولی دارد.

    کلیدواژگان: ناپایداری طولی، انحنای عرضی، شناورتندرو، شناورکوگار، روش عددی
  • مصطفی نظری*، مهناز قاسمی، مرتضی نظری صفحات 267-276
    به دلیل اثرات جانبی داروهای سرطانی، امکان دارودهی در زمان های طولانی مدت وجود ندارد. بنابراین به دنبال ارایه روشی برای درمان سرطان در زمان محدود می باشیم. بدین جهت روش درمان ترکیبی ایمنی درمانی-شیمی درمانی ارایه می گردد و مدل درمانی سیستم بر مبنای این روش درمانی جدید توسعه می یابد. در این روش درمانی با استفاده از ایمنی درمانی به اصلاح دینامیک سیستم و با استفاده از شیمی درمانی به هدایت مسیر حرکت سیستم به سمت نقطه تعادل مورد نظر می پردازیم. برای یافتن پارامترهای موثر جهت اصلاح دینامیک سیستم، به تحلیل پایداری و پدیده انشعاب می پردازیم. ازآنجاییکه شرایط سنی بیمار در ارایه روش درمانی تاثیرگذار است، یک سیستم فازی با توجه به ملاحظات فیزیولوژیکی، بیشنه دوز دارو برای بیمارجوان را بیشتر از بیمار کودک و بیمار کودک را بیشتر از یک بیمار کهنسال تنظیم می کند. نتایج شبیه سازی بر روی سه بیمار 8، 22 و 60 ساله نشان دهنده ضروری بودن نوع درمان ارایه شده می باشد. طول دوره درمان به دلیل قوی تر فرض کردن سیستم ایمنی بدن در بیمار کودک و کهنسال از بیمار جوان کوتاه تر است که نشان دهنده اهمیت ایمنی درمانی در کنار شیمی درمانی است.
    کلیدواژگان: درمان ترکیبی، شیمی درمانی، ایمنی درمانی، کنترل بهینه SDRE، انشعاب
|
  • Ali Ajilian Momtaz, Anoushirvan Farshidianfar * Pages 1-9

    Todays, structural analysis techniques have been improved, and structural engineers are able to build High-Rise Buildings. In these structures, it should be noted that elevation is often accompanied by an increase in the softness, which increases the sensitivity of the structure to dynamic forces such as wind. The purpose of the present study is to study the wind-induced vibrations on tall buildings, taking into account the effects of vortices created by the fluid flow and also the controlling this phenomena. To this end, the governing equations of the structure, the fluid flow and the tuned-mass damper are first introduced, and their coefficient values are extracted according to the characteristics of ACT skyscraper and solved using a program coded in MATLAB. After validating the results, the effects of wind loads are investigated by considering vortex effects as well as different wind velocity profiles; and the results are compared with the case where no vortices are considered and the optimal operating range of TMD is defined. At last, parametric study on mass ratio and wind speeds are presented.

    Keywords: Vibration, Vortices, Tall Building, Tuned-Mass Damper (TMD)
  • Mehdi Eskandarzade *, Karim Osouli Bostanabad, Abolfazl Tutunchi, Ali Kalaki Pages 11-16

    Fitness for Service (FFS) methodology assessment of defective pipes and pressure vessels in oil and gas industries is offered in API-579 standard. The defective pipes operation are allowed just if they have been evaluated based on FFS method and their operating pressure has been confirmed whether the defects caused by cracks or different corrosion types. Through the current study FFS evaluation procedure was benefited to find the safe operating pressure for a 16 inches defective pipe consisting a local metal loss defect (Max. depth of 8mm) with an internal pressure of 33 MPa. Furthermore, the time needed for the next FFS examination had been presented. The analyzed pipe was about 4 years in service and is located in an injection line of a natural gas reservoir. The required experimental data related to the thickness of this pipe were collected using phased array ultrasonic test on the operating site. The results indicated that the defective pipe could operate well in service for next two years without any demands for repair or replacement.

    Keywords: Fitness-For-Service (FFS), Piping, Pipeline in oil, gas industry, Local Metal Loss defect, Operating pressure, Phased array ultrasonic test
  • Hadi Taghavifar * Pages 17-24

    One of the methods to improve the performance of diesel engine is the upgrade in the injection features and adopting some schemes in order to create a more homogenous and uniform mixture of the sprayed fuel with accessible air within combustion chamber. As to form a desirable condition conducive to stoichiometric mixture, factors such as the injection timing and air swirl ratio in combination were analyzed in this project and the optimum solution leading to maximum combustion and minimum emissions were introduced. The obtained numerical results by AVL FIRE for the base case have been compared with experimental ones showing a good agreement and indicative of reliability to modeling procedure. According to obtained results, the advanced injection mode of 712 CA results in greater uniformity index and the effect of swirl ratio is more sensible on ERUI at advanced injections rather than retarded injections. From the pollutant emissions aspect, the late injection policies are recommended since it is capable of simultaneous reduction of soot and NOx. In general, the compound cases of 712 CA- 1200 1/min and 723 CA- 1500 1/min are ideal for combustion and emission control strategies, respectively. The results can be programmed for electronic injection regulation through ECU system of engines while an appropriate swirl amount applied to achieve the results of interest.

    Keywords: High-speed diesel engine, Fuel injection timing, ERUI, Initial swirl ratio
  • M. R. Chimerad, S. Asiaei, H. Moghadasi, F. Ghorbani Bidkorbeh* Pages 25-30

    One of the most important challenges faced by pharmacists is the inability to produce drug carriers with precision and control in a specific number. Therefore, droplet production with the aid of microfluidic devices as adaptive devices with the wide range of application is used. The purpose of this research is producing droplets as a structure for drug carrier with the aid of microfluidic devices with flow-focusing geometry. Also, the effect of geometrical, mechanical and fluid characteristics on the diameter of the produced droplets (Using two types of oily paraffin and hexadecane separately as continuous fluid and water as a discrete fluid) has been evaluated, empirically. As a results, by increasing the angle between the main and secondary channels and increasing the width of the channels, the diameter of the droplets expanded exponentially and relatively linearly, respectively. However, by decreasing the viscosity ratio to the surface tension of the fluid, the diameter of the produced droplets decreases relatively linearly. Moreover, in all studies, when the regimen changes, the mutation of the microchip occurs, In addition, the flow rate of continuous phase increases and the diameter of the produced droplets decreases.

    Keywords: Microfluidic, Empirical Study, Droplets, Geometric Parameters, Fluid Characteristics
  • M. Hoseiniparast, S. Fallah, B. Ghadiri Dehkordi* Pages 31-40

    Centrifugal pumps are widely used in various industries, specially the oil industry. Therefore, investigation of the pattern of flow in the pump and flow behavior arisen from pump geometric variations to optimize design, is of great importance. In this paper, 3D flow in E.S.P. pump which is a centrifugal down hole submersible pump is numerically simulated and the effect of diameter and number of blades of impeller are assessed. Multiple reference frame method is used to model of relative motion of impeller and diffuser and frozen rotor interface is utilized to connect them. The results show that pump head is increased and efficiency is reduced with increase in impeller diameter .Reducing the diameter has a reverse effect. The variations arisen from increase and decrease in diameter are because of the variation in outlet flow angle and increase in frictional losses, respectively. Also, results show that increase in the number of impeller blades cause to increase in head and decrease in efficiency. These variations have happened due to the increased levels of energy transfer to the fluid, as well as increased frictional losses.

    Keywords: ESP Pump, Oil pump, Impeller, Head, Efficiency
  • Reyhaneh Haghpanah, Mohammad Hossein Shafiei * Pages 41-45

    This paper presents a new approach to design a controller for nonlinear systems using the iterative approximation method. In the proposed approach, the nonlinear system is first approximated by several linear time-varying systems. Then, for each of the linear systems, a control law is designed and the calculated control law for the last system is applied to the nonlinear system. This paper shows that the conventional method in the iterative approximations is practically open-loop and becomes unstable after a short time. Then, the maximum duration of the stability in conventional controllers called T is evaluated using simulations in the case of a robot arm. In this paper, to establish a relationship between the controller and the nonlinear system, the process of approximation and design of the controller is repeated every T seconds. In this way, the control system is closed-loop, and every T second, using the updated feedback signal form the nonlinear system the control signal is updated. Finally, the efficiency of the proposed method is shown through a simulation.

    Keywords: robust control, Nonlinear iterative approximation systems, sliding mode, Robot arm
  • M. H. Hekmat*, A. Ansari, M. Rahmanpour, S. Saharkhiz Pages 47-56

    In this paper, numerical simulation of the convection heat transfer in micro-channel heat sinks is investigated. The main objective of this research is to study the effect of diameter, distance between fins and fins height, as well as the inlet fluid velocity on the average temperature fins, average temperature of fluid at outlet, temperature distribution in longitudinal direction of the micro-channel and heat flux passing fins. For this purpose, the cooling fluid flow passing through a micro-channel heat sinks with bar fins which have the elliptical cross-section and placed in a linear arrangement is simulated using a finite volume method. Simulation results indicate that changes in diameter and distance between the fins as well as the velocity of the inlet fluid have a significant effect on the heat transfer rate of the heat sink, but the temperature variations due to the change in the height of the fins are low.

    Keywords: Numerical simulation, Micro-channel, Heat sink, Pin fin
  • Roholamin Dargahi, Rohollah Rafee * Pages 57-66
    In this paper, the pressure and temperature distributions over the ramp of an Aerospike nozzle in different pressure ratios are presented. Governing equations of the turbulent flow have been solved using the finite volume method and different turbulence models. By comparing the obtained results with available experimental data, SST k-ω model has been selected for numerical simulations. In this study, the length of the recirculation zone, the temperature, and pressure variations within the recirculation zone and locations of the separation and reattachment points have been investigated in detail. Results show that the increase in the pressure ratio can move separation, reattachment points, and recirculation zone to downstream of the flow and also increase the length of the recirculation zone simultaneously. The maximum and minimum temperatures did not change but the maximum and minimum pressures reduced. Also, the results show that the reattachment point has the maximum temperature of the flow and this maximum temperature point can be adopted as the reattachment point.
    Keywords: Turbulent boundary layer, Pressure distribution, Temperature distribution, Shock Separation, Aerospike Nozzle
  • Mahmood Zabihpoor *, Homan Oladi Pages 67-75
    The most important factor that threatens the health of a structure is the existence of imperfections that occur or appear in different contexts as damage. Therefore it is necessary to have adequate cognition of the effect of the presence of different types of damage on the mechanical response of the structure. In the present paper, the effect of the presence and characteristics of damage on the light aircraft wing composite spar as one of the most important components from the perspective of computing the variations of its mechanical response in the criterion points has been investigated.By determining the effects, the algorithm of the implementation of the health monitoring system of the structure will be identifiable. The computation and observation of changes in the mechanical properties of spar in a variety of models have been performed as the basis of the composite spar health monitoring process through FEM. The results represents that the mechanical behavior of composite spar in different loadings are in direct relation with the location of damage in which nucleated, damage growth process and sizes. The damage location represents more important effect than the damage size to the changes produced in the mechanical behavior of the composite spar.
    Keywords: Composite Spar, Mechanical Response, FEM, Damage, Light Aircraft
  • A.J. Rashidi*, B. Karimi, A. Khodaparast Pages 77-86

    This paper is concerned with the controller design for formation of a group of non-holonomic mobile robots based on distributed suboptimal method in the presence of environmental obstacles. Formation control of mobile robots is one of the important aspects in group movement and cooperative behavior of multi-agent systems. Challenges and constraints on procedure mechanisms and unknown dynamic environments have made the control process of such systems more complicated. In this study, integrated leader-follower method and behavioral approach also for each of the desired behaviors including geometrical formation, trajectory tracking and obstacle collision avoidance, a cost function and a formation error dynamic equation are defined as constraints. The main goal in the present paper is to design an optimum control law for the robots applicable to the whole constraints and limits of the problem while minimizing certain criterion. The present research study also presents a stability analysis to show the closed loop system is stable and works optimally. The simulation results illustrate the effectiveness and efficient performance of the proposed suboptimal control law design.

    Keywords: Distributed suboptimal control, Formation, Non-holonomic mobile robot, Graph theory, Obstacle avoidance
  • S. M. R. Razavi, H. Shahbazi *, M. Malekzadeh, A. R. Ariaee Pages 87-96

    In this paper, the effect of using various intelligent algorithms to optimize the adaptive neuro-fuzzy disturbance observer has been investigated .First, a model reference adaptive control is designed for the spacecraft simulator. Then, in order to reduce the disturbance effect, an adaptive neuro-fuzzy disturbance observer is used. In this paper, the fuzzy system is optimized using Intelligent Genetic Algorithm, Particle Swarm Optimization, Imperialist Competitive Algorithm, Bee Colony, Ant Colony Optimization, and especially Policy Gradient Particle Swarm Algorithm, which speeds up and optimizes the response. The Policy Gradient Particle Swarm algorithm is a combination of gradient policy reinforcement learning and particle swarming ideas and is a hybrid optimization method to control a nonlinear complex system with many applications in the real world. In this method, influenced by reinforcement idea, the policy gradient for a non-fossilized system is calculated, and in the optimization of particle swarm relations, optimization is performed in addition to the factors included in the congestion methods in the direction of the policy gradient. It is intended to optimize the fuzzy neuro system parameters and input and output data in the cost function. Finally, the neuro-fuzzy systems optimized by these algorithms are compared and it is shown that the gradient particle swarm algorithm performs better than the particle swarm algorithm.

    Keywords: Satellite simulation simulator, Optimization, Adaptive neuro fuzzy disturbance observer, Intelligent algorithms, Particle Swarm Algorithm, Gradient Particle Swarm Algorithm
  • Sadra Rafatnia, Javad Faraji, Jafar Keighobadi * Pages 97-106
    In this paper, a novel algorithm for the real-time modeling of the inertial sensor errors is developed based on the genetic algorithm. In the inertial navigation systems, failure to compensate inertial sensor errors not only could result in exponentially increasing of positioning errors, but also leads to loss of precision in the estimation of other states. This subject indicates the importance of providing an accurate algorithm for sensor errors modeling in the Inertial Navigation Systems (INS). In this respect, a genetic algorithm is proposed in this study for modeling of inertial sensor errors. The main aim of designing this algorithm is to improve the estimation accuracy of position, velocity and attitude of the INS in the presence of uncertainties in inertial sensors. Some vehicular tests have been carried out in order to comparison, implementation and verification of the proposed integration scheme. The experimental results indicate that the proposed algorithm enhanced the estimation accuracy compared with the conventional Gauss-Markov model. Therefore, in general, the proposed method will improve the results of inertial navigation.
    Keywords: Inertial Navigation System, genetic algorithm, Inertial Sensors Error Model, Estimation, extended kalman filter
  • Abdol Hosein Saedi, Esmaeel Hajjari *, Seyed Mohsen Sadrossadat Pages 107-114
    In this research, the microstructure and mechanical properties of AISI310 austenitic stainless steel/API5LX60 low alloy steel dissimilar joints welded in three different heat inputs, were studied. Gas tungsten arc welding (GTAW) Process and ER2209 filler metal was used for preparing the joints. After welding, the microstructure of different regions of each joint, including base metal, weld metal, heat affected zone (HAZ) and the interface were investigated using optical microscope. Studying fracture surface of the weldments prepared in different heat inputs was performed using scanning electron microscope (SEM). Mechanical properties of the joints were evaluated using impact and micro-hardness tests. Microstructural studies showed that using ER2209 filler metal has led to a ferritic-austenitic microstructure at the weld metal. It was found by increasing the heat input, no significant microstructural change occured at the heat affected zone of AISI310 steel, but the change in microstructure at the heat affected zone of API5LX60 steel was clearly visible. The results of impact tests showed a considerable increase in fracture energy of the weld metal by increasing the heat input. In addition increase in the heat input, has not a noticeable effect on the weld metal hardness, and change in hardness of the weld metal due to increasing the heat input was quite low and negligible.
    Keywords: AISI310 Stainless Steel, API5LX60 Low Alloy Steel, ER2209 Filler Metal, Dissimilar Welding, Heat Input
  • Ali Reza Salmanian Mobarakeh, Ehsan Barati *, Ghasem Sadeghi, Manochehr Shah Heydari Pages 115-124

    Due to various benefits of composite materials such as light weight, high strength and their excellent formability, the external bonded composite patches have been proved to be a preferable method of repairing flaws and cracks in various engineering structures. In this paper, the effect of some parameters such as the composite patch material, the adhesive material and the base plate material on the reduction of the stress intensity factor and the variation of fracture initiation angle has been studied using the 3D finite element method. The results showed that the composite patch material and base plate material have significant effect on reduction of stress intensity factor. However, the adhesive material has insignificant effect on it. One of the other important results of this study is that the use of patch does not have a significant impact on the fracture initiation angle.

    Keywords: Cracked plate, composite patch, stress intensity factor, mixed mode, 3D FEM method
  • Mansoreh Shariatmadar Tehrani, Mohammadmohsen Shahmardan, Mohammadhasan Kayhani, Mohammad Mohammadiun * Pages 125-134

    Determination of temprature distribution is a critical factor in thermal treatment of diseased organs such as cancerous tumors. In this paper is, the optimal power of the heat source is estimated in order to destroy cancer cells due to the temperature distribution in the cancerous tissue. The geometry of breast is represented as a hemisphere containing three layers, muscle, gland and fat. The conjugate gradient method is used to solve the inverse
heat conduction problem using Pennes bioheat equation in the axisymmetric coordinate system.To make the solve of the problem easier, the irregular region
in the physical domain (r,z ) is transformed into a rectangle
in the computational domain (ξ , η).

    Keywords: Hyperthermia, Heat source, Pennes bioheat equation, General coordinate method, Inverse method
  • Ali Talezadelari *, Hossein Ghorbani Menghari, Gholam Hossein Rahimi Pages 135-144
    Due to the widespread use of unstiffened and stiffened composite shells in different industries, investigating their vibrational behavior has great importance. In this paper, the effects of different parameters on the vibration of these shells are studied using experimental and numerical analysis. Specimens used for modal analysis are fabricated by filament winding machine. The mechanical properties of fibers and resin matrix are determined based on the standard tests as the fiber volume fraction in the shell and the stiffeners. Finally, the mechanical properties are calculated using micromechanical relations. These properties are used for finite element modeling by ABAQUS package. FE results are validated in comparison with empirical tests. Finally, the effects of different parameters on the vibrational behavior of composite shells are studied using this FE model. The results show that using the stiffeners does not necessarily increase the natural frequencies of the shell. From the vibrational point of view, the results of the stiffened shell with circumferential rings, kagome grid, and triangle grid are similar. So, considering the manufacturing procedure, stiffening the shell with circumferential rings is preferred.
    Keywords: Cylindrical composite shell, stiffened shell, Experimental study, Numerical analysis, Vibration
  • Hosein Abed, Ebrahim Afshari *, Hamid Beheshti Pages 145-154

    In this research, it is tried to study fuel cell turbo-expander hybrid system for gas pressure reduction stations. This research is based on thermodynamic equations for the behavior of hybrid systems in various conditions. Gas pressure reducing stations reduce gas pressure from 5000 kPa to around 1000 kPa. This pressure reduction is performed by expansion a valve that does not produce any energy. Electricity can be produced and injected to the grid by adding a turbo-expander and fuel cell in a gas reducing station. In winter, due to low temperature and high pressure of inlet gas, gas freezing can causes damage in turbo-expander and expansion valve, for this reason a boiler is used in cold months to produce heat for increasing the inlet gas temperature. Since fuel cell can generate considerable heat during its operation, it can be used for preheating the inlet gas and lower the fuel consumption. The results show that pressure reduction station which consisted of a fuel cell and a turbine has 5 to 10% more efficiency than a pressure reducing station which consisted of a fuel cell and expansion valves; however the amount of fuel consumption is equal for both systems. For pressure reduction station with fuel cell, the fuel consumption is very higher than the pressure reduction station without fuel cell; because more fuel will be consumed for electricity. The results show that more efficiency can be obtained by using the fuel cell in pressure reducing station and thus fuel consumption will be more reduced compared with a combined cycle power plant

    Keywords: Fuel Cell, Turbo-Expander, Pressure Reducing Station, Hybrid System
  • Mehran Abdolalipouradl, Shahram Khalilarya *, Samad Jafarmadar Pages 155-164

    Using high-performance thermodynamic cycles to generate power from existing heat sources is an effective strategy for sustainable energy development. In this study, a new integrated cycle (triple flash and single flash combined cycle with Organic Rankine cycle) based on different real temperatures and pressures in Sabalan geothermal power plant is proposed and analyzed from thermodynamic and exergy viewpoint. A comprehensive parametric study is performed by EES software and then, the proposed cycle is optimized for four considered working fluids relative to the flash chambers’ pressure (or valve 1, 2 and 3 pressures), the evaporator temperature, and the pinch point temperature difference of evaporator. The results show that isobutane is the most suitable fluid for the Rankine cycle. The power generation, thermal and exergy efficiency, in this case for optimum condition, was calculated to be 23073 kW, 19/73%, and 75.67%, respectively. In optimum condition and compared to other studies which has similar wellhead for Sabalan geothermal power plant, the proposed cycle had better performance from energy and exergy viewpoints.

    Keywords: Thermodynamic analysis, Single flash, Triple flash, Organic Rankine cycle, Sabalan geothermal power plant
  • Amir Fattahi, Mazyar Dehghan, Mohammad Sadeg Valipour * Pages 165-173

    In the present study, the fluid flow and heat transfer of water-AL2O3 nanofluid through a three-dimensional microcooler with rectangular flow passages are investigated numerically in the presence of a uniform magnetic field. The magnetic field is applied in the transverse direction (i.e. normal to the flow direction). All simulations are performed for Hartman numbers within the range of 0 to 30 for a fixed Reynolds number of Re=100 and the volume fraction of Ø=0.02. The results are presented in terms of the Poiseuille number (f.ReDh), the dimensionless maximum axial velocity (Umax), and the Nusselt number (Nu) as well as contours of velocity and temperature fields. The results reveal that the pressure drop and heat transfer increase with the increase of the Hartman number. In addition to having a uniform temperature distribution in the fluid part, the presence of the magnetic field makes the temperature distribution within the solid part of the micro-channel more uniform which enables removing higher heat fluxes within the safe temperature limit.

    Keywords: Microcooler, Nanofluid, Magnetic field, Convective heat transfer
  • Seyyed Ali Farshad, Mohsen Sheikholeslami * Pages 175-183

    In this paper, entropy generation of Al2O3-water nanofluid in a solar flat plate collector with twisted tapes has been investigated numerically. ANSYS Fluent commercial software has been used for numerical simulation. Realizable k-ε turbulence model was applied for turbulent flow modeling. The analysis of entropy generation can help to best design from theory of the second law of thermodynamics. Influences of arrangements of the twisted tape and Reynolds number on frictional and thermal entropy generations have been presented. By increasing the diameter ratio (D* ) and revaluation of ratio (N), the heat transfer rate is increased. So, the thermal entropy generation is reduced with rise of such parameters but opposite trend is observed for friction entropy generation due to the increase of the velocity gradient. The smallest values of thermal and frictional entropy generations rate are obtained 4748.13 W/m3K and 17.33 W/m3K, respectively. Moreover, Bejan number decreases with increase of D * , N and Re. The best design belongs to the case with highest second law efficiency (about 68%) which is occurred for greatest diameter ratio, revaluation of ratio and Reynolds number.

    Keywords: Entropy generation, Twisted tape, Nanofluid, Turbulent flow, Solar flat plate collector
  • Saeed Karami *, Ali Maleki, Rohollah Hadipor Godarzi, Ebrahim Alizade Pages 185-194
    In this research, a standard propeller was designed for a surface vessel, then using a computer program, 3D propeller geometry based on two- dimensional data generated and griding and flow field around the propeller was solved based on the computational fluid dynamics method. In this regard, we used a hybrid grid and periodic condition based on a spline Cutting. A steady model and three unsteady models were used in the numerical modeling. The results were validated and uncertainty grid discretization error was calculated. The results were in good agreement with the results of open water, an estimated separation point and propeller wake were investigated. In order to modeling the transition of the boundary layer, two models of gamma and γ-Reθ transition were used. The Q criterion was used to detection vortices and wakes. The separation of flow and transition of the boundary layer from laminar to turbulent in high advanced coefficients in the unsteady models was different of the steady model. The effects of adding two standard duct with 19A and 37A with open propeller were compared that 19A duct had better hydrodynamic properties.
    Keywords: Marine Propeller, Propeller Wake, Laminar, Turbulent Boundary layer, Open, Close Propeller, Computational fluid dynamics
  • Hamid Reza Goshayeshi *, Seyed Sina Adibi Toosi Pages 195-203
    Nowadays solar still is widely used in solar desalination processes. This work presents a modified stepped solar still with 7 steps 35 mm high, 80 mm wide and 600 mm long and external condenser. Phase Change Material is used as a heat storage source to continue to sweeten saline water after sunset. In this study, stearic acid has been used as phase change material. In order to increase the efficiency of the still, a fan has been used to suck the air in the stepped solar still and transfer it to the condenser. The experiment was carried out in four modes: the first mode was simple, the second mode was only with the fan and the condenser, the third mode, with stearic acid as phase change material, and the fourth mode was used simultaneously with the PCM and external condenser. The results show that the maximum productivity was obtained in fourth mode of experiment which is increased 104%.
    Keywords: Stepped solar still, Phase change material, External condenser, Suction fan, Renewable energy
  • Mohammadhosein Mohammadi, Mehrdad Bazazzadeh *, Mohsen Mirzabozorg Pages 205-214

    Inlet in ramjet engines are used to reduce the air flow from free stream to the required speed for flame stability in the combustion chamber. Hence the precise and correct design of inlet have rightly influence on whole system of ramjet engine performance. At the present work, an axisymmetric supersonic inlet with external compression has been designed based on requirements of the ramjet engine at Mach 2.1. Steady flow simulation was done for inlet individually by CFD software in different fuel flow and Mach numbers to investigate the inlet performance that integrated by other parts of engine. Then transient simulation performed for integrated engine by selection of a special fuel flow-time function that injected in combustor. The results of simulation exhibited the shock velocity and performance of inlet that integrated by the engine. The results show that the designed geometry can meet the desired performance requirements considering the fuel control system ability.

    Keywords: Ramjet engine, supersonic inlet, computational fluid dynamics, combustion chamber, fuel control system
  • Negin Maftouni *, Kiyana Motaghedi Pages 215-224

    The purpose of this research is to study the amount of energy consumed by the residential building and attempts to optimize it. In this work, the heating and cooling load of a residential tower in a hot and dry climate in Tehran has been calculated by Carrier software. To optimize energy consumption, changes in the material and color of the exterior walls and the change of the window's type and also the examination of the presence of shades to reduce the heat transfer coefficient were made. Results indicate that the change in the type of window will reduce the thermal and cooling load significantly. By replacing the single-layer window with the double-layer reflex one, the thermal load required to provide comfort conditions in the building in the winter is reduced by about 40%. The shading on the windows and also the change in the color of the external walls have each about 3 percentages reducing effect on the thermal and cooling load of the building, that is of less importance in comparison with the effect of windows type. Also choosing optimized materials for external walls leads to about 9 % load reduction in the winter and 6% in the summer. Finally, by calculating optimization process cost and also the cost of consuming energy for the building heating and cooling, the Break-even point and the return cost time regarding to the changes in the material of the window and the exterior wall were investigated. In the best situation the return cost time is about 3 years.

    Keywords: Air conditioning, Heat transfer coefficient, Energy consumption, Building
  • Peyman Mobedi, Arash M. Lavasani *, Kamran S. Afshar, Saman Abolfathi Pages 225-231

    In this paper, the heat transfer characteristics of a cam-shaped tube with aspect ratios from L/D=1.35 to 3.74 in the crossflow of air have been experimentally investigated for two angles of attack, 0o and 180o. The Reynolds number varies in the range of 20000 to 46000 based on the equivalent diameter of a circular tube. One can conclude from the results that the best thermal performance was for L/D=1.35 at 180 degrees. The mean Nusselt number for this tube is 11% higher than that of a circular tube with equivalent diameter. For this tube, when the Reynolds number is 20695, the mean Nusselt number is 19.4% higher than that of a circular tube with equivalent diameter. And the lowest mean Nusselt number was recorded for the tube with L/D=3.74 at zero angle of attack. The mean Nusselt number for this tube is 21% lower than that of a circular tube with equivalent diameter.

    Keywords: Heat transfer, Cross Flow, Laminar Flow, Angle of attack, Aspect Ratio
  • Ehsan Mehrabi Gohari *, Hadi Mahdavi Talaromi, Mohammad Hosein Qaedsharaf Pages 233-237
    Nowadays importance of thrusters in movement of space bodies is not obscure. This article is devoted to study and compare two 5 newton lab-scale thrusters Hydrogen peroxide and Nitrous oxide using uncertainty analysis in order to select the more exact and desirable one in case of produced thrust. The data are extracted from experiments tested in aerospace research-center lab. Hydrogen peroxide thruster specifications are 85% of sincerity, 0.15 bar pressure drop in injector, 150 units of catalyst activity, 0.05 bar ambient pressure and 0.01 amount of feed load. On the other hand specifications of Nitrous oxide thruster are 7.36 gr/s mass flow rate, 2.017 mm diameter of throat. Based on calculations, total uncertainty and relative uncertainty for hydrogen peroxide thruster obtained respectively 0.53, 0.73(or14.68%). These amounts for nitrous oxide thruster obtained respectively 0.52, 0.53(or10.27%). Finally the results show that application of nitrous oxide thruster in terms of accuracy, is more desirable and the amount of it’s produced thrust is closer to the amount of five newton desirable thrust.
    Keywords: Thruster, Hydrogen peroxide, Nitrous oxide, Sensitivity analysis, Uncertainty analysis
  • Mortaza Mirzapour, Mortaza Bayati * Pages 239-248

    In this research, the effect of the number of fins and contribution of walls with and without fin to the amount of heat transfer inside a straight channel has been investigated numerically. It contains 1, 3 and 5 fins separately. The Carboxymethyl cellulose aqueous solution (CMC) was considered as a power–low non-Newtonian fluid. The local Nasselt numbers, heat transfer coefficient and pressure drop have been studied at some Reynolds and Prandtl number. From this study, it has been concluded that the increasing the number of fins on the wall helps to increase total heat transfer but increasing rate of heat transfer has nonlinear trend with increasing the number of fins. The rate of heat transfer has decreasing trend due to differences in flow pattern. Also, the contribution of heat transfer on the walls with and without fins is not regular process and depends on the specific location of the fins. The optimum heat transfer and pressure drop are dependent on the number and spacing of the fins. Therefore, it is necessary to balance the amount of heat transfer increased due to the increase in the number and area of the fins surface and the increase in the pressure loss associated with it.

    Keywords: non-Newtonian fluid, Heat transfer, Finned channel
  • Ismail Mikaeili, Mohsen Heydari Beni, Jafar Eskandari Jam * Pages 249-258
    In the present study, two analytical and numerical methods have been used for studying and testing of Functionally Graded Latticeplates in thermal environments. In the analytical method, the properties of the Functionally Graded plates are defined as a function oftemperature, and to take account of the properties of Lattice Plates, the stiffness matrix defined by V.V. Vasiliev is used. The governingequilibrium equations are obtained based on the first order shear deformation theory, which includes displacement and rotationalcomponents, and is solved by assuming the boundary conditions that are fully clamped by the energy method. By solving the problemof a special value, the vibrational behavior of the structure in a thermal environment (with the presence of thermal stress) is determined.Analytical and numerical results have been compared and verified with the results of previous works. In the field of free vibration, aFunctionally Graded Lattice plate in a thermal environment has been used to study various parameters such as changing the size of theribs, the distance between the ribs and ... for predicting structural behavior. The results show that when the temperature rises, thenormal frequency in the Functionally Graded Lattice plate decreases with the decrease of the width of the ribs and the increase in thedistance between the ribs.
    Keywords: Functionally Graded Material (FGM), Lattice Compostie Structures, Free Vibration, Thermal Envirnoment
  • Amin Najafi *, Mojtaba Alavi Pages 259-266

    Due to the various applications of planning hulls, the demand for these floats has increased. One of the important goals in designing this category of boats is achieving higher speeds One of the factors preventing this, is the longitudinal instability problem. In this regard, various methods have been proposed to prevent the occurrence of longitudinal instability in the hull, including the addition of control elements such as the interceptors, the trimtab etc. The main disadvantages of using these elements are the maintenance and control of these elements As a result, if the vessel's longitudinal instability solved in a way that does not need maintenance it will be useful and practical. In this research, a new method is proposed to solve vessel's longitudinal instability. In this method, the vessel's instability has been removed using the transverse curvature. The numerical method has been used to investigate the effect of the transverse curvature of the hull. For validation of the numerical method, a planning hull resistance test in the towing tank has been used. Cogar hull is a hardchine single-hull planning hull with constant deadrise in stern. From the empirical tests parameters such as resistance, dynamical trim and center of gravity rise are obtained, which are also used to validate the numerical method. The final results are presented in the form of curvature effect on longtitudinal instability,resistance and dynamic trim for different input velocities. According to the results, the change in the curvature has a significant effect on longitudinal instability .

    Keywords: Longitudinal instability, transverse curvature, planning hull
  • Mostafa Nazari *, Mahnaz Ghasemi, Morteza Nazari Pages 267-276
    Due to the side effects and drug resistance, it is impossible to impose a long term treatment. Therefore, it is desirable to provide a method for the treatment of cancer in a limited time. So, mixed chemo-immunotherapy treatment has been presented, and the mathematical model has been extended based on this new treatment protocol. The immunotherapy modifies the dynamics of the system, and the chemotherapy guides the trajectory of the system toward the preferred equilibrium point. For identifying the effective parameters on the modification of the system dynamics, the stability and the bifurcation of the system have been studied. Since the patient’s age is effective in providing treatment, a fuzzy system, based on physiological considerations, has been used to adjust the maximum dose for a young patient more than a child one and for a child patient more than an old. The simulations on three different age patients, 8, 22, and 60 years old, indicates the necessity of the provided treatment. The treatment duration in the old and child patients is shorter than the young one due to the stronger immune system assumption that shows the importance of the immunotherapy besides the chemotherapy.
    Keywords: Mixed treatment, chemotherapy, immunotherapy, SDRE optimal control, Bifurcation