فهرست مطالب

  • سال دهم شماره 1 (بهار 1399)
  • تاریخ انتشار: 1399/04/02
  • تعداد عناوین: 19
|
  • حسین طالبی قادیکلایی، حسن مسلمی نائینی*، محمدجواد میرنیا، محمدعلی میرزایی، حمید گرجی، سرگی الکساندروف صفحات 1-16

    در این مقاله، تعیین لحظه شکست توسط معیارهای شکست نرم و تاثیر توابع وزنی آسیب، روش ها و آزمون های کالیبراسیون، بر دقت پیش بینی لحظه شکست مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس بررسی های حالت تنش، سه آزمون کالیبراسیون کشش تک محوری، کشش کرنش صفحه ای و کشش نمونه دارای تورفتگی به منظور تعیین مقادیر بحرانی معیارهای شکست به کار گرفته شدند. به منظور بررسی رفتار شکست در آلومینیوم آلیاژی 6061، معیارهای شکست نرم پدیدارشناختی آیادا، رایس-تریسی و کوکرافت-لاتهام نرماله، از طریق روش ترکیبی تجربی-شبیه سازی کالیبره شدند. نرم افزار اجزای محدود اباکوس به منظور شبیه سازی فرایند استفاده شد و معیارهای شکست توسط زیربرنامه مناسب به بررسی های اجزای محدود اعمال شدند. مقادیر نیرو-جابجایی و طول کورس شکست در آزمون های تجربی، به منظور صحت سنجی نتایج عددی و بررسی دقت معیارها مورد استفاده قرار گرفتند. مطابق با نتایج، روش کالیبراسیون بر مبنای تاریخچه حالت تنش در مقایسه با روش مقدار میانگین نتایج دقیق تری در پیش بینی لحظه شکست ارایه می نماید (4/3 درصد کاهش در میانگین خطای پیش بینی شکست). در میان تمامی حالات، معیار کوکرافت-لاتهام نرماله تحت کالیبراسیون با آزمون کشش کرنش صفحه ای، مناسب ترین معیار و آزمون کالیبراسیون به منظور پیش بینی شکست در مقادیر مثبت پارامتر سه محوری تنش می باشند.

    کلیدواژگان: شکست، معیارهای شکست نرم پدیدارشناختی، آزمون های کالیبراسیون، پارامتر سه محوری تنش، آلومینیوم 6061
  • هادی پروز* صفحات 17-29

    در قید و بندها، نیروهای عکس العمل در نقاط جاسازی در اثر اعمال نیروهای خارجی شامل نیروهای بست و ماشین کاری ایجاد می شوند. اندازه این نیروها در طراحی قید و بندها حایز اهمیت بالایی بوده و به عنوان ورودی در مراحلی همچون طرح ریزی قید و بندها، طراحی المان ها و صحت سنجی استفاده می شود. در این مقاله، روشی چابک و دقیق بر مبنای اصل کمینه اندازه نیروها، برای محاسبه نیروهای عکس العمل در قید و بندهای ماشین کاری پیشنهاد می شود. روش پیشنهادی، قابلیت پیش بینی اندازه این نیروها را بدون نیاز به اجرای شبیه سازی المان محدود فراهم می سازد. برای صحت سنجی مقادیر پیش بینی شده از تیوری، شبیه سازی عددی به کمک نرم افزار آباکوس بر روی قطعات با هندسه چندوجهی اجرا شده است. با مقایسه نتایج، انطباق مناسبی بین مقادیر پیش بینی شده برای مولفه عمودی نیروهای عکس العمل از تیوری، نتایج آنالیز عددی و نتایج ارایه شده در پژوهش های پیشین مشاهده شد. بیشینه خطا در پیش بینی نیروهای نرمال بر سطح از تحلیل پیشنهادی نسبت به نتایج شبیه سازی 9/3% بدست آمد. مقادیر بدست آمده از تحلیل ارایه شده برای مولفه مماسی نیروهای عکس العمل دقیق نبوده و قابل اعتنا نیست. هرچند این موضوع را می توان به عنوان یکی از نقاط ضعف تحلیل ارایه شده دانست؛ ولیکن، با توجه به اندازه اندک این نیروها، امکان چشم پوشی از آن ها در طراحی قید و بندها وجود دارد. اثر پارامترهای موثر شامل ضریب اصطکاک و نیروی بست بر روی نتایج نیز مطالعه شد. تطابق مناسب بین پیش بینی های تیوری و نتایج عددی، بیانگر کارایی مدل ارایه شده برای محاسبه سریع نیروهای عکس العمل در قید و بند قطعات با هندسه چندوجهی است.

    کلیدواژگان: جاسازی، ضریب اصطکاک، طراحی قید و بند، کمینه اندازه نیروها، نیروی عکس العمل
  • سهیل هاشمی*، علی اصغر جعفری صفحات 31-52

    در تحقیق حاضر، ارتعاش آزاد غیرخطی ورق مستطیلی دورمفصل از جنس مواد مدرج تابعی دوجهته برای اولین بار به صورت کاملا تحلیلی بررسی شده است. برای این منظور به کمک اصل هامیلتون و روابط کرنش جابجایی غیرخطی ون کارمن، معادلات دیفرانسیل جزیی حرکت ورق استخراج شده اند. پس از آن با اعمال روش گالرکین، معادلات دیفرانسیل جزیی غیرخطی ورق به معادلات دیفرانسیل معمولی غیرخطی وابسته به زمان تبدیل گشته اند. سپس به منظور محاسبه فرکانس های غیرخطی ورق، معادله غیرخطی ورق به صورت تحلیلی با استفاده از روش لیندشتد پوانکاره بهبودیافته حل شده است. خواص مواد ورق براساس مدل توزیع توانی در دوراستای طولی و عرضی ورق به صورت پیوسته متغیر فرض شده اند. درنهایت اثر برخی پارامترهای کلیدی سیستم همچون دامنه ارتعاش، اندیس ماده مدرج تابعی و نسبت هندسی ورق بر روی فرکانس غیرخطی ورق به صورت جزیی مورد تحلیل قرار گرفته اند. برای صحه گذاری مساله، نتایج این پژوهش با نتایج ادبیات گذشته و همچنین حل عددی مقایسه شده است و تطابق بسیارخوبی مشاهده گشته است.

    کلیدواژگان: ارتعاش غیرخطی، ورق مستطیلی، مواد مدرج تابعی دوجهته، تئوری کلاسیک ورق ها، روش لیندشتدپوانکاره بهبود یافته
  • مهدی عبدالهی آذغان، یوسف امیریان، رضا اسلامی فارسانی*، علی علیزاده صفحات 53-64

    در این پژوهش، تاثیر نوع چسب اپوکسی (Epon 828 و Araldite EA 1103)، ناحیه هم پوشانی (mm 5/12 و 25) و اصلاح سطحی کامپوزیت پلیمری بر رفتار برشی ساندویچ پنل های با هسته فوم پلی وینیل کلراید (PVC) C7075 و رویه کامپوزیت پلیمری (وینیل استر- الیاف شیشه) به صورت تجربی و شبیه سازی مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به نتایج، نمونه حاوی چسب Epon استحکام برشی بیشتر و درصد کرنش کمتری در مقایسه با نمونه حاوی چسب Araldite ارایه داد. نمونه های با ناحیه هم پوشانی mm 5/12 خواص برشی بیشتری در مقایسه با نمونه های با ناحیه هم پوشانی mm 25 داشتند که علت آن وجود حباب و عیوب بیشتر در سطح هم پوشانی بیشتر است. نمونه هایی که کامپوزیت پلیمری آن ها با کاغذ سنباده 100 اصلاح سطحی شدند، خواص برشی بیشتری نسبت به نمونه های اصلاح سطحی شده با کاغذ سنباده 60 داشتند که علت آن افزایش سطح تماس و نفوذ بهتر چسب به داخل تخلخل ها است. بررسی مکانیزم شکست نشان داد که دو مکانیزم شکست چسب و پارگی فوم PVC باعث تخریب ساندویچ پنل می شوند که غلبه مکانیزم پارگی فوم بر شکست چسب افزایش خواص برشی ساندویچ پنل را سبب می شود. نتایج نشان داد که تطابق قابل قبولی میان نتایج تجربی و شبیه سازی وجود دارد.

    کلیدواژگان: ساندویچ پنل، اتصالات چسبی، عملیات سطحی، رویه کامپوزیتی، خواص برشی
  • منوچهر محمدحسینی میرزایی، محمد عارفی*، عباس لقمان صفحات 65-76

    در این مطالعه تحلیل ترموالاستیک تیرهای با ضخامت متغیر ساخته شده از مواد هدفمند تابعی انجام شده است. هندسه و شرایط مرزی تیر مشابه پره توربین است. تیر تحت ترکیبی از نیروهای عرضی گسترده و نیروهای حجمی حاصل از چرخش آن حول محور عمود بر طول تیر و میدان مشخصی از درجه حرارت قرار دارد. در ریشه تیر، شرایط مرزی گیردار و در لبه آن، به صورت آزاد می باشد. خواص مکانیکی و حرارتی در راستای طولی تیر به صورت توانی متغیر فرض می گردند. با استفاده از تیوری تغییر شکل برشی مرتبه اول، روابط جابجایی-کرنش و قانون هوک، دستگاه معادله دیفرانسیل مرتبه دومی بدست می آید. به کمک روش بخش بندی، جابجایی های طولی و عرضی و تنش های طولی، برشی و موثر هر بخش حاصل شده است. برای شش توزیع ناهمگنی مختلف تحلیل انجام شد. بررسی نتایج مشخص نمود که در تیر ساخته شده با ماده هدفمند تابعی با پارامتر توزیع ناهمگنی مثبت و بزرگتر، جابجایی طولی و عرضی و تنش های طولی، برشی و موثر بیشینه، کمتر خواهد بود.

    کلیدواژگان: تیر ضخامت متغیر، مواد هدفمند تابعی، توزیع ناهمگنی، تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول (FSDT)
  • مصطفی تعظیمی، سید حجت هاشمی*، سعید رهنما صفحات 77-91

    در این پژوهش شکست نگاری نمونه نامتجانس (با درز جوش افقی) آزمایش ضربه سقوطی از جنس فولاد API X65 برای اولین بار انجام شده است. مقطع شکست نمونه آزمایش شامل سه ناحیه فلز پایه، متاثر از حرارت و جوش می باشد. آزمایش طبق استاندارد API 5L انجام شده است. ترک با شکست تورقی از ناحیه ریشه شیار شروع شده و تا 5/14 میلی متر از مسیر شکست ادامه دارد. پس از ناحیه تورقی، سطح شکست با تغییر زاویه 45 درجه نسبت به صفحه ی سطحی، به شکست نرم برشی تبدیل می شود که این زاویه تا ناحیه شکست معکوس ادامه دارد. در عکس های حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی در هر سه ناحیه فلز پایه، متاثر از حرارت و جوش، علایم شکست نرم که شامل حفره های مخروطی با اندازه، جهت و شکل متفاوت می باشد، مشاهده شد. همچنین در ناحیه فلز پایه علایم شورون ناقص با تراکم بالا در ریشه شیار ترک مشاهده شد. در ادامه مسیر رشد ترک و در ناحیه برخورد چکش، شکست معکوس تورقی مشاهده شد که از هر دو طرف توسط سطوح برشی با زاویه 45 درجه محصور شده است. سطح شکست نرم محاسبه شده در محدوده ی استاندارد بوده و بیانگر چقرمگی مطلوب این فولادها جهت استفاده در خطوط انتقال گاز می باشد.

    کلیدواژگان: آزمایش ضربه سقوطی، سطح شکست، نمونه نامتجانس، فولاد API X65، لوله های انتقال گاز
  • رضا خرم آبادی، جلیل رضایی پژند* صفحات 93-106

    آلیاژهای حافظه دار عنوان گروهی از مواد هوشمندند با رفتار تنش- کرنش غیرخطی که شامل پدیده های حافظه داری و شبه الاستیک که مبتنی بر تغییرات فاز آستنیت به مارتنزیت و بالعکس می باشد. اثرات عملیات حرارتی بر خواص آلیاژهای حافظه دار و در نتیجه ارتعاشات غیرخطی ورق کامپوزیتی کمانش یافته تقویت شده با این آلیاژها مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته است. اثرات عملیات حرارتی بر خواص آلیاژ حافظه دار به صورت آزمایشگاهی مشخص شده و دماهای استحاله با استفاده از آنالیز گرما سنجی افتراقی (DSC) بدست آمده اند. با توجه به عدم تعریف اولیه آلیاژهای حافظه دار در نرم افزار آباکوس، با توسعه و استفاده از زیرروال یومت (UMAT) بر پایه مدل بوید و لاگوداس، امکان استفاده از امکانات نرم افزار جهت تحلیل آلیاژهای حافظه دار در این نرم افزار فراهم شده و انجام گرفته است. در پایان این تحقیق، اثرات حضور آلیاژ حافظه دار، مقدار پیش فشردگی و تغییر خواص آن در اثر عملیات حرارتی بر ارتعاشات ورق کامپوزیتی قبل و بعد از کمانش حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: آلیاژ حافظه دار، زیرروال یومت، ارتعاشات، کمانش، آنالیز گرماسنجی افتراقی
  • امین علی محمدی، عبدالحسین جلالی اقچای* صفحات 107-120
    ورق های دولایه فلزی جایگرین بسیار مهمی برای ورق های فلزی تک لایه هستند که دارای مزایای فراوانی از جمله کاهش وزن و نسبت استحکام به وزن بالا می باشند. استفاده از این ورق ها موجب صرفه جویی بالایی در انرژی می شود. از این رو جایگزینی ورق های فلزی با ورق های دولایه یکی از ضرورت های صنعت محسوب می شود. یکی از مهم ترین عیوب در شکل دهی ورق ها، پارگی است. یکی از راه های به تعویق انداختن پارگی، گرم کردن ورق می باشد. با توجه به مطالعات انجام شده تاکنون تحقیقی راجع به شکل پذیری در فرآیندهای گرم ورق دولایه انجام نشده است. در این پژوهش هدف بررسی حد شکل پذیری ورق های دولایه مس- آلومینیوم در محدودی دمایی گرمکاری به روش تجربی و عددی می باشد. در روش تجربی منحنی حد شکل پذیری با انجام آزمایش‎های اتساع با سنبه سرکروی و کشش تک محوری حاصل گردید. نتایج حاصل از روش تجربی نشان داد که با افزایش دما میزان شکل پذیری، افزایش می یابد، میزان ماکزیمم نیروی شکل پذیری کاهش و همچنین میزان ارتفاع حد گنبدی شکل با افزایش دما، افزایش می بابد. و از طرفی مدل شبیه سازی شده در نرم افزار آباکوس تطابق خوبی با مدل تجربی داشت که بهترین مدل برای پیش بینی دقیق لحظه گلویی شدن مدل M-K می باشد.
    کلیدواژگان: شکل پذیری، ورق دولایه، منحنی حد شکل پذیری در دمای بالا، آزمایش اتساع
  • رضا رحمانی، صالح مبین* صفحات 121-132
    مهم ترین چالش در سیستم های تله اپراتوری دو طرفه، دست یابی به حس درست اپراتور از محیط و ضمانت پایداری سیستم می باشد. تاکنون روش های متنوعی برای کنترل این سیستم ها ارایه شده است که در آنها از شرایط انفعال برای نیروی های محیطی و اپراتور در اثبات پایداری تابع لیاپانوف استفاده شده است. این شرایط می توانند محدودیت های جدی به خصوص در حیطه کاربردهای پزشکی بر روی سیستم های تله اپراتوری تحمیل نمایند. وجود تاخیر زمانی متغیر با زمان در کانال ارتباطی راهبر-پیرو و همچنین عدم قطعیت (اغتشاش خارجی و دینامیک های مدل نشده) که در مواقعی موجب بر هم زدن پایداری سیستم کنترلی می شوند، از جمله عوامل مهم و زمینه ساز برای جلب توجه محققان بوده است. هدف اصلی این مقاله، پیشنهاد یک کنترل کننده تطبیقی فازی پسگام از نوع مقاوم برای کنترل سیستم تله اپراتوری دو طرفه غیرخطی در حضور تاخیر زمانی و عدم قطعیت پارامتری می باشد. تحلیل پایداری مبتنی بر لیاپانوف بوده و نتایج شبیه سازی، موفقیت روش پیشنهادی را در تحقق اهداف کنترلی نشان می دهد.
    کلیدواژگان: تله اپراتوری، رویکرد تطبیقی فازی، روش پسگام، تاخیر متغیر با زمان، عدم قطعیت
  • رضا هوشیار، توحید میرزابابای مستوفی*، مصطفی سیاح بادخور صفحات 133-148

    در این تحقیق، به بررسی عددی و مدلسازی بی بعد پاسخ دینامیکی ورق های فولادی و آلومینیومی تقویت شده با لایه های پلیمری تحت ضربه پرتابه های صلب با هندسه های مختلف پرداخته شده است. در بخش مدل سازی عددی از نرم فزار المان محدود آباکوس و پلی یومود برای شبیه سازی فرآیند استفاده شده است. از مدل های پلاستیسیته و شکست جانسون-کوک برای تعریف ماده فلزی و همچنین مدل ساختاری مونی-ریولین برای ماده پلیمری استفاده شده است. جهت صحت سنجی مدل عددی، مقایسه ای بین نتایج شبیه سازی با نتایج تجربی موجود در ادبیات تحقیق انجام شد. نتایج بدست آمده بیانگر دقت خوب مدل عددی در پیش بینی رفتار پلاستیک سازه و همپنین سرعت باقی مانده پرتابه بود. با استفاده از مدل عددی صحت سنجی شده، مطالعه ای پارامتریک روی رفتار ساختارهای فلز-پلیمر تحت برخورد پرتابه با هندسه های مختلف انجام شد و از نتایج بدست آمده برای ارایه یک مدل ریاضی جهت تخمین سرعت باقی مانده پرتابه استفاده شد. به منظور مدل سازی ریاضی، اعداد بی بعد جدیدی برای فرآیند نفوذ پرتابه در اهداف فلز-پلیمر با استفاده از بی بعدسازی معادلات تعادل دینامیکی حاکم بر ورق ارایه شد.

    کلیدواژگان: پلی اوره، ساختار فلز-پلیمر، شبیه سازی عددی، مدل سازی ریاضی، نفوذ
  • مجید مرادی زیرکوهی* صفحات 149-160
    چون موتورها دارای ساختاری ساده و طول عمر زیاد هستند کنترل دقیق سرعت آنها برای افزایش عملکرد و کاربرد های صنعتی بسیار مهم است. در این مقاله به کنترل سرعت موتور DC با در نظر گرفتن دینامیک درایو و چاپر با کنترل کننده PID مرتبه کسری پرداخته می شود. یک از نوآوری های این مقاله در نظر گرفتن دینامیک چاپر است. در نظر گرفتن دینامیک چاپر از یک سو باعث پیچیده شدن دینامیک سیستم و از سویی دیگر از نقطه نظر عملی باعث کاهش ریپل جریان آرمیچر می شود. این مهم باعث بهبود پاسخ گذرا و در نتیجه تنظیم بهتر سرعت می شود. علاوه بر این به عنوان یک نوآوری سعی می شود تا با استفاده از روش جدید بهینه سازی چرخه آب با رویکردی چند هدفه ضرایب کنترل کننده PID مرتبه کسری بگونه ای تنظیم شود که عملکرد کنترلی خوبی حاصل شود. مقایسه نتایج با الگوریتم بهینه سازی زنبور عسل و پرندگان نشان می دهد که کنترل کننده PID مرتبه کسری بهینه شده با الگوریتم بهینه سازی چرخه آب از نقطه نظر زمان صعود، فراجهش و خطای حالت ماندگار عملکرد بهتری دارد.
    کلیدواژگان: حسابان کسری، کنترل کننده PID مرتبه کسری، موتور DC، الگوریتم بهینه سازی چرخه آب
  • سید سروش ساداتی فر، سینا احمدی، محمدمصطفی غفوریان، حمید نیازمند* صفحات 161-176

    در پژوهش حاضر، پس از بهینه سازی ظرفیت تجهیزات سیستم CCHP با روش سه معیاره سود سالیانه نسبی، به بررسی آلاینده های تولیدی CO2، CH4، CO، NOx و SOx پرداخته شده است. طراحی سیستم با فرض قابلیت عملکرد در نقاط خارج از طراحی و امکان فروش الکتریسیته به شبکه انجام گردیده است. عملکرد سیستم در دو شرایط واقعی (تحت تاثیر شرایط محیطی دما و فشار) و ایده آل و نیز برای دو سناریوی تولید آلاینده ها در محل مصرف (حالت محلی،Local) و کل آلاینده های تولیدی (حالت سراسری، (Global ارزیابی شده است. فرآیند بهینه سازی، یک موتور احتراق داخلی با ظرفیت نامی kW2440 را به عنوان محرک اولیه، برای مطالعه موردی هتل، پیشنهاد می دهد که علی رغم کاهش عمده آلاینده های تولیدی CO2، CO، NOx و SOx در حالت سراسری، باعث افزایش 5/92، 79/0 و 1/84 درصدی آلاینده های CH4، CO و NOx نسبت به سیستم سنتی، در محل مصرف می شود. از طرفی، عملکرد اقتصادی واحد تولید توان سیستم با تغییر در شرایط محیطی، نشان دهنده آن است که اگر شرایط واقعی محیطی در بازدهی موتورگاز سوز در نظر گرفته نشود، درآمدهای محاسبه شده سیستم اطمینان لازم را نخواهد داشت.

    کلیدواژگان: سیستم های تولید همزمان برق حرارت و برودت، سیستم سنتی، آلاینده
  • مهدی حسنی، عبدالعلی حقیری*، محمدهادی اسلامی صفحات 177-192

    بدنه ی پخ در جریان ماوراءصوت پسا و گرمایش شدید آیرودینامیکی ایجاد می کند. یکی از موثرترین روش های کاهش پسا و گرمایش آیرودینامیکی، استفاد از آیرودیسک در جلوی دماغه است. این مطالعه به بررسی روش آیرودیسک به عنوان یک ابزار مناسب در کاهش پسای آیرودینامیک دماغه استاندارد هایپرسونیک HB1 در رژیم جریان ماوراءصوت می پردازد. نتایج به دست آمده، حاصل آزمون تجربی تونل باد ماوراءصوت و شبیه سازی عددی در عدد ماخ 4/6 می باشد. در این مطالعه اثر طول آیرودیسک بر کاهش پسای مدل استاندارد مورد ارزیابی قرارگرفت. به همین منظور، از چهار آیرودیسک با نسبت طول به قطر 5/0 ، 1، 5/1 و 2 استفاده گردید. حل عددی با نتایج تجربی سازگاری قابل توجهی داشت و مشاهده گردید که آیرودیسک تاثیر قابل ملاحظه ای در کاهش پسای ماوراءصوت دماغه دارد و افزایش طول آن، می تواند کاهش پسای بیشتری را فراهم کند. طبق نتایج حاصل شده، آیرودیسک با نسبت طول به قطر2 با کاهش پسای 43درصدی، بهترین عملکرد را از خود نشان داد.

    کلیدواژگان: دماغه HB1، اسپایک، کاهش پسا، ماوراءصوت، آیرودیسک
  • احمدرضا رحمتی*، فرزاد چیت سازی، مهدی رئیس زاده صفحات 193-207
    در این پژوهش مقایسه انتقال حرارت مبدل حرارتی لوله مارپیچ و لوله مستقیم با استفاده از نانو سیال هیبریدی در جریان مغشوش به صورت تجربی پرداخته شده است. نانو سیال مورد استفاده در این پژوهش متشکل از مخلوط نانو ذره اکسید تیتانیوم، اکسید سیلیسیم و اکسید منیزیم با قطر متوسط (30-20 نانومتر) در سیال پایه آب در محدوده دمایی بین 60-30 درجه سانتی گراد می باشد. نانو ذرات در محدوده کسرهای حجمی 25/0، 5/0، 75/0و 1 درصد استفاده شده است. نتایج حاصل نشان داد که عدد ناسلت، با افزایش عدد رینولدز و کسر حجمی در لوله مارپیج نسبت به لوله مستقیم به طور متوسط %6/6 درصد افزایش پیدا کرد. همچنین نتایج که به صورت اختلاف دما گزارش شده است، استفاده از نانو ذرات مذکور در لوله مارپیچ نسبت به لوله مستقیم در کسر حجمی %25/0 و دمای60 درجه سانتی گراد %6/37 افزایش دارد. درصد افزایش اختلاف دمای بهینه نانوسیال هیبریدی در لوله مارپیچ در کسر حجمی %25/0 و دمای 60 درجه سانتی گراد می باشد که نسبت به سیال پایه افزایش 10 درصدی و در لوله مستقیم در کسر حجمی %75/0 و دمای 60 درجه سانتی گراد نسبت به سیال پایه باعث افزایش 6 درصدی اختلاف دما می شود.
    کلیدواژگان: نانوسیال هیبریدی، مبدل حرارتی، لوله مارپیچ، لوله مستقیم، انتقال حرارت
  • احمدرضا ایوبی، احمدرضا فقیه خراسانی* صفحات 209-221

    در این پژوهش جوشش استخری گذرای آب دیونیزه در شرایط اشباع و فشار اتمسفر در دوره های زمانی 1، 10، 100 و 1000 ثانیه بررسی شده است. سیم آلیاژی آهن-آلومینیوم- کروم در حالت افقی به عنوان سطح گرم کن و برای بررسی اثر میدان مغناطیسی بر روی جوشش آب دیونیزه از دو آهن ربای دایمی از جنس سرامیک استفاده شد. افزایش شار حرارتی در دوره های زمانی بصورت ایجاد اختلاف ولتاژ دو سر سیم گرم کن است و این اختلاف ولتاژ با زمان بطور خطی افزایش می یابد. افزایش شار حرارتی به وسیله یک تابع چندجمله ای درجه دوم با افزایش ولتاژ از صفر تا 50 ولت در هر دوره زمانی بدست آمده است. با حضور میدان مغانطیسی شار حرارتی بحرانی در دماهای مافوق گرم بزرگتر بدست آمد. مقدار های شار حرارتی بحرانی در دوره های زمانی 100 و 1000 ثانیه در حضور میدان مغناطیسی بیشتر از مقدار های مشابه در عدم حضور میدان مغناطیسی است که می تواند به سبب تغییر ویژگی های شیمیای-فیزیکی آب تحت میدان مغناطیسی باشد. مقدار افزایش شار حرارتی در اثرحضور میدان مغناطیسی نسبت حالت عدم حضور میدان برای دوره زمانی 100 ثانیه و 1000 ثانیه به ترتیب برابر با 74/12 % و 3/7 % بدست آمد.

    کلیدواژگان: جوشش گذرا، شار حرارتی بحراتی، ضریب انتقال حرارت جوششی گذرا، جوشش هسته ای، جوشش فیلمی
  • عبدالامیر بک خوشنویس*، مجتبی بلوکی، میترا یادگاری صفحات 223-236
    در این پژوهش، بررسی تجربی برروی دنباله استوانه با صفحات پیچان در عدد رینولدز 20000Re = صورت گرفته است. روی سیلندر، تعداد 3 عدد صفحه با گام پیچش D3 و فواصل مساوی، نصب شده است. ضخامت(ارتفاع) صفحات نصب شده، نسبت به قطر سیلندر برابر با 1/0و 09/0، 07/0، 05/0H/D = می باشد. اثرات صفحات پیچان بر پروفیل های سرعت متوسط، شدت اغتشاشات، سرعت نقصانی و عدد استروهال در خط مرکزی سیلندر مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از این پژوهش، نشان می دهد که استفاده از صفحات پیچان با ارتفاع های مختلف، تاثیرات متفاوتی بر ساختار دنباله دارد، به گونه ای که این بررسی را می توان در دو محدوده نزدیک به مدل (x≤D) و دور از مدل (x>D) در نظر گرفت. نتایج، بیانگر آن است که در ناحیه نزدیک مدل، استفاده از صفحات با ضخامت بیشتر، سبب بهبود دنباله و کاهش نقصان سرعت می گردد، در حالی که در نواحی دور از مدل، استفاده از صفحه با ارتفاع 07/0H/D = سبب بهبود تا 35% در کاهش میزان نقصان سرعت می شود، همچنین استفاده از صفحات پیچان، سبب 14% کاهش در مقدار حداکثر اغتشاشات در دنباله استوانه می شود.
    کلیدواژگان: دنباله، صفحات پیچان، استوانه دایره ای، جریان سنج سیم داغ، عدد استروهال
  • سمیه داودآبادی فراهانی* صفحات 237-252
    در این نوشتار به ارایه روش دیجیتال فیلتر تیخونو برای برآورد برخط شار حرارتی در دیواره ای یک بعدی پرداخته شده است. برای بررسی روش پیشنهادی، دو مسیله معکوس طراحی شده است: در مسیله اول شرایط مرزی در دو طرف صفحه مجهول است و در مسیله دوم، دیواره از دولایه تشکیل شده است و شار حرارتی در دوطرف دیواره مجهول است. در هردو مسیله از دو سنسور دما برای اندازه گیری تاریخچه دمای داخل جسم استفاده شده است. در الگوریتم پیشنهادی، از یکی از سنسورها به عنوان شرط مرزی استفاده شده است. برای ارزیابی دقت و توانایی روش دیجیتال فیلتر تیخونو چندین آزمایش طراحی شده است.ضرایب فیلتر در روش پیشنهادی فقط یکبار محاسبه و در همه آزمایشات استفاده می شود. اثر شدت نویز موجود در دماهای اندازه گیری و اثرموقعیت ترموکوپل در داخل دیواره بر دقت تخمین شارحرارتی بررسی شده است و نتایج نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی با دقت خیلی خوبی شار حرارتی را برآورد نموده است و الگوریتم دیجیتال فیلتر تیخونو در مقایسه با روش دنباله ایی بک دارای دقت بیشتری است. همچنین هموارسازی داده های اندازه گیری شده در الگوریتم پیشنهادی باعث افزایش دقت و کارآیی روش شده است.
    کلیدواژگان: دیجیتال فیلتر، دوسنسور، روش هموارسازی، دو شرط مرزی مجهول، شار حرارتی
  • حسین نصری، علی جلالی*، علی هدایتی صفحات 253-268

    مطالعه حاضر یک مطالعه عددی و آزمایشگاهی بوده که به بررسی تاثیر استفاده از چندراهه های خارج کننده به عنوان جایگزین برای چندراهه های سنتی در یک موتور برون نصب اشتعال جرقه ای با هدف افزایش توان حداکثر موتور می پردازد. بدین منظور یک موتور مشخص به عنوان موتور پایه در نظر گرفته شده است و برای بررسی تاثیر چندراهه خروج بر عملکرد موتور و انتخاب طرح برتر، مدل هندسی چندراهه خروج پیشنهادی در یک فرآیند شبیه سازی عددی بررسی شده و پس از بهینه سازی ابعادی، مدل مورد نظر در نرم افزارهای شبیه ساز موتور، مورد شبیه سازی و بررسی عددی قرار گفته که پس از تایید عددی صحت بهبود عملکرد، مدل مورد نظر ساخته شده و بر روی موتور نصب گردید. پس از نصب چندراهه خروج طراحی شده بر روی موتور، موتور با چندراهه خروج پایه و موتور با چندراهه خروج طراحی شده در اتاق آزمون مورد بررسی آزمایشگاهی و مقایسه توان خروجی قرار می گیرد. پس از آزمایش موتور مشاهده شد که چندراهه خروج طراحی شده موجب افزایش توان حداکثر موتور تا 15 درصد می شود که این مقدار افزایش راندمان موتور نسبت به هزینه های لازمه، مقدار بسیار حایز اهمیت و چشمگیری می باشد.

    کلیدواژگان: موتور برون نصب، چندراهه خارج کننده، طراحی و ساخت، بهبود توان
  • مجتبی مروج*، فاطمه نامدارنیا، لیلا پرتابیان صفحات 269-280
    در این پژوهش، به منظور بررسی اثر جریان ثانویه بر بازده کلکتور صفحه تخت، یک کلکتور دایروی با لوله های مارپیچ و یک کلکتور معمولی مستطیلی با هم و با شرایط یکسان ساخته شده و همزمان مورد ارزیابی و آزمایش قرار گرفته اند. ارزیابی بر اساس استاندارد ASHRAE و در جنوب ایران بوده است. آزمایشات بر اساس شرایط مختلف محیطی با استفاده از دوسیال عامل آب معمولی و نانوسیال اکسید روی/آب انجام شده است. نتایج بررسی نشان می دهد که با تغییر در شرایط محیطی و همزمان با افزایش تابش و همچنین با افزایش دبی بازده هردو کلکتور مستطیل و دایروی افزایش می یابد ولی عملکرد کلکتور دایروی بهتر که دلیل اصلی آن تاثیر جریان ثانویه در افزایش انتقال حرارت از جدار لوله ها به سیال عامل است. علاوه بر این در هنگام استفاده از نانوسیال به جای آب به عنوان سیال عامل، اگرچه بازده هردو کلکتور افزایش می یابد که امری بدیهی و اثبات شده است ولی تاثیرجریان ثانویه بر انتقال حرارت در استفاده از نانوسیال کاملا چشمگیر بوده که به دلیل حرکات ذرات نانوسیال در سوسپانسیون این تاثیر مضاعف می شود. همچنین حداکثر بازده ثبت شده مربوط به کلکتور دایره ای با استفاده از نانوسیال و به میزان 6/77% بوده است.
    کلیدواژگان: کلکتور صفحه تخت خورشیدی، لوله های مارپیچ، جریان ثانویه، نانوسیال، بازده
|
  • H. Talebi-Ghadikolaee, H. Moslemi Naeini *, M. J. Mirnia, M. A. Mirzai, H. Gorji, S. Alexandrov Pages 1-16

    In this paper, determination of the fracture onset by the ductile fracture criteria was studied and the effect of damage function, calibration method, and calibration tests were investigated on the fracture prediction accuracy. Based on the stress state analysis, three different tension tests including the uniaxial, plane strain, and notched tension tests were conducted to determine the critical value of the ductile fracture criteria. In order to investigate the fracture behavior of AA6061-T6 aluminum alloy sheets, The Ayada, Rice-Tracey, and normalized Cockroft-Latham phenomenological ductile fracture criteria were calibrated through a hybrid experimental-numerical method. The finite element (FE) method were used to simulate the process and calibrated fracture criteria were implemented using an appropriate user subroutine. Experimental force-displacement curve and the fracture displacement were used to validated the numerical simulation and investigate the fracture prediction accuracy. According to the result, calibration method based on the history of the stress state lead to higher fracture prediction accuracy compared to average value method (3.4% decrease in average value of the fracture prediction error). Among all the possible condition, the normalized Cockroft-Latham fracture criteria with the plane strain tension test are the most suitable fracture criterion and calibration test to predict the fracture in the positive value of the stress triaxiality.

    Keywords: Fracture, phenomenological ductile fracture criteria, calibration tests, stress triaxiality, AA 6061
  • H. Parvaz * Pages 17-29

    Reaction forces are generated at the locating points of the machining fixture by application of the external forces. They are considered as one of the important input parameters in different stages of fixture design procedure; including fixture planning, unit design, and verification. In the present study, an agile tool is proposed for calculation of the reaction forces based on the minimum norm principle. For validation of the results, finite element analysis is performed in Abaqus® software on a rigid workpiece with polyhedral geometry. Reaction forces are calculated from the numerical analysis and compared to the theoretical predictions. The worst-case error value equal to 3.9% is obtained for the theoretical predictions of the normal-to-surface components of reaction forces in comparison to the numerical results. Theoretical predictions of the tangential components of reaction forces are not accurate which seems to be a shortcoming for the model; however, their effects are negligible by considering that the intensity of these forces are low in comparison to the normal components. Effects of the influence parameters including the coefficient of friction and intensity of the clamping forces are also investigated on the results. It was concluded that the theoretical predictions of the normal components of reaction forces agreed well to the numerical data and results that were published at the previous studies. Agreement between the theoretical predictions, results of the previous studies and the finite element results confirmed the accuracy of the suggested model in calculation of the reaction forces in fixturing of the polyhedral workpieces.

    Keywords: Coefficient of Friction, Fixture Design, Locating, Minimum Norm Principle, Reaction Force
  • S. Hashemi *, A. A. Jafari Pages 31-52

    In the present study, nonlinear free vibration analysis of bi-directional functionally graded simply supported rectangular plates is investigated analytically for the first time. For this purpose, with the aid of Hamilton’s principle and von Karman nonlinear strain-displacement relations, the partial differential equations of motion are developed. Afterward, the nonlinear partial differential equations are transformed into the time-dependent nonlinear ordinary differential equations by applying the Galerkin method. The nonlinear equation of motion is then solved analytically by the Modified Lindstedt-Poincare method to determine the the plate nonlinear frequencies. The volume fraction distribution is assumed to be continuously graded in both the length and width directions of the plate. Finally, the effects of some system parameters such as the vibration amplitude, FG indexes and aspect ratio on the nonlinear frequency are discussed in detail. To validate the analysis, the results of this paper are compared with both the published data and numerical method, and good agreements are found.

    Keywords: Nonlinear vibrations, Rectangular Plate, Bi-directional functionally graded materials, Classical plates theory, Modified Lindstedt-Poincare method
  • M. Abdollahi Azghan, U. Amirian, R. Eslami-Farsani *, A. Alizadeh Pages 53-64

    In this study, the effects of adhesive type (Epon 828 and Araldite EA 1103), the overlapping area (12.5 and 25 mm), and the surface treatment of the polymer composite on the shear behavior of the sandwich panels with a foam core of polyvinyl chloride (PVC) C7075 and a polymer composite skin (glass fibers-vinyl ester) were investigated by finite element simulation and experiment. The results revealed that the sample with Epon adhesive exhibited higher shear strength and lower strain percentage value compared to the sample containing the Araldite adhesive. The samples with an overlapping area of 12.5 mm showed higher shear properties compared to those with a 25 mm overlapping area which is due to the presence of more bubbles and imperfections on the overlapping surface. Due to increased contact area and penetration of the adhesive into the porosities, surface-modified polymer composites with 100-grit sandpapers exhibited higher shear properties in comparison with those surface modified with 60-grit sandpapers. Also, the investigation of the fracture mechanism showed that the two mechanisms of the adhesive fracture and the rupture of the PVC foam led to the destruction of the sandwich panel. Since the foam rupture mechanism overcame the adhesive fracture, the shear properties of the sandwich panel were increased. The results showed that there was a good agreement between the experimental and simulation results.

    Keywords: Sandwich panel, Adhesive Bonds, Surface Treatment, Composite Skin, Shear Properties
  • M. Mohammad Hosseini Mirzaei, M. Arefi *, A. Loghman Pages 65-76

    In this research, thermoelastic analysis of the beams with variable thickness made of functionally graded materials (FGM) has been carried out. The beam geometry is similar to a turbine blade. Loading is composed of a transverse distributed force, a specific temperature field and an inertia body force due to rotation. Tip of the beam is free and root of the beam is fixed. Mechanical and thermal properties are assumed to be variable along the longitudinal direction of the beam based on the power law variation. Using first-order shear deformation theory, linear strain–displacement relations and Generalized Hooke’s law, a system of second order differential equation is obtained. Using division method, differential equations are solved. For each division, longitudinal and transverse deflections and longitudinal, shear and effective stresses are obtained. For six different nonhomogeneous distributions, analyses were carried out based on the power law variation. The results show that beam made of FGM with positive and further index of non homogeneity, maximum longitudinal and transverse deflections and longitudinal, shear and effective stresses would be less.

    Keywords: Variable Thickness Beam, Functionally Graded Materials (FGM), Distribution of Non homogeneity, First-order Shear Deformation Theory (FSDT)
  • M. Tazimi Sayyed, H. Hashemi*, S. Rahnama Pages 77-91

    In this study, the fractograghy of the inhomogeneous specimen (including seam weld) of API X65 steel was performed, for the first time by the drop weight tear test. The fracture surface of the test specimen consisted of three zones of base metal, heat affected zone and weld metal. The test was performed according to API 5L standard. The crack initiated with a cleavage flat fracture from notch root and continued up to 14.7 mm from the fracture path. The cleavage fracture immediately changed to a ductile shear fracture with a 45 degree angle to the surface plane, which continued to the inverse fracture zone. SEM images of all three zone of the base metal, heat affected zone and weld metal showed signs of ductile fracture, including dimples of varying size, orientation and shape. Also, faint chevron marks with high density were observed in the root of crack in the base metal. Furthermore, in the hammer impact zone, an inverse cleavage fracture was observed, which was enclosed on both sides by shear surfaces with an angle of 45 degrees. The calculated ductile fracture surface was within the standard range and indicated the confirmed toughness of these steels for the use in gas transportation pipe lines.

    Keywords: Drop Weight Tear Test, Fracture Surface, Inhomogeneous Specimen, API X65 Steel, Gas Transportation Pipelines
  • R. Khorramabadi, J. Rezaeepazhand * Pages 93-106

    Shape Memory Alloys (SMAs) are a group of smart materials which demonstrate two particular non-linear stress-strain behavior, Shape Memory Effect and Super elasticity based on Austenite to Martensite transformation and vice versa. Effects of heat treatment on SMA wire property and the vibration of composite plate with embedded SMA wires are investigated in current study. Heat treatment effects was studied experimentally and transformation temperatures is determined by differential scanning calorimetry (DSC). Since the ABAQUS software is not capable of analysis the shape memory alloy structures, the UMAT subroutine in the software is used to implement the Boyd and Laguodas model to any shape memory alloy finite element analysis in ABAQUS. Extensive numerical results are depicted to provide an insight into the effects of volume fraction, pre-strain and shape memory alloy properties, transformation temperatures and stress- strain curve changing duo to heat treatment on pre and post-buckled composite plate are discussed.

    Keywords: Shape Memory Alloys, UMAT Subroutine, Vibration, Buckling, Differential Scanning Calorimetry
  • A. Alimohammadi, Abdol. H. Jalali Aghchai * Pages 107-120
    Two-layer metallic sheets are very important Alternative for single-layer metal sheets which have many advantages including weight loss and high strength to weight ratio. Using these sheets saves energy. Hence, the replacement of single-layer metal sheets with two-layer metallic sheets is one of the industry's requirements. One of the most important defects in the sheet metal forming is tearing. Heating of the sheet is one of the ways to postpone the tearing. According to previous studies, there has been no research on warm formability of two-layer metallic sheets. In this research, the aim of the study is to determine forming limit diagram of copper-aluminum two-layer sheets at warm temperature range by experimental and numerical methods. In the experimental method, the formability diagram was obtained by Stretch forming tests with hemispherical punch and Tensile tests. The results of the experimental method showed that with increasing temperature, the formability increases, The maximum deformation force is reduced, also the height of the dome-shaped height increases with increasing temperature. On the other hand, the simulated model in Abaqus software has a fairly good fit with the experimental model. The best model for predicting precisely the necking momentum was the M-K model.
    Keywords: Formability, two-layer metallic sheets, forming limit diagram at high temperature, Stretch forming test
  • R. Rahmani, S. Mobayen * Pages 121-132
    The most important challenge in the bilateral teleoperation systems is to achieve the operator's true sense of the environment and guarantee the stability of the system. Until now, various approaches have been developed to design such systems in which the passivity condition for environmental forces and operators have been used to prove the stability of the Lyapunov function. These conditions can impose serious restrictions, especially in the field of medical applications on teleoperation systems. The existence of time-varying delay in the master-slave communication channel and also uncertainties (external disturbances and un-modeled dynamics), which sometimes may destabilize the control system, are important factors and underlie in attracting researchers attention. The main purpose of this paper is to propose a robust backstepping fuzzy adaptive controller for the control of uncertain nonlinear bilateral teleoperation system in the presence of time delay and parametric uncertainty. The stability analysis is based on Lyapunov and the simulation results demonstrate the success of the proposed method in achieving the control goals.
    Keywords: Teleoperation, fuzzy adaptive approach, backstepping method, time-varying delay, Uncertainty
  • R. Hooshyar, T. Mirzababaie Mostofi *, M. Sayah Badkhor Pages 133-148

    In this study, numerical investigation and non-dimensional modeling of the dynamic response of steel and aluminum alloy plates reinforced with polymeric layers impacted by rigid projectiles with different geometries were investigated. In the numerical modeling section, the ABAQUS finite element software and PolyUMod were used to simulate the process. The Johnson-Cook plasticity and fracture models were used to define the metallic material as well as the Mooney–Rivlin model for the polymeric material. To validate the numerical model, a comparison was made between the results of numerical simulations and the experimental ones available in the open literature. The results showed good accuracy of the numerical model in predicting the plastic behavior of the structure as well as the residual velocity of the projectile. A rigorous parametric study was performed using the validated numerical model on the behavior of metal-polymer structures impacted by projectiles with different geometries and moreover, the results were used to provide a mathematical model to estimate the residual velocity of the projectile. For mathematical modeling, new dimensionless numbers were introduced for the penetration process of a rigid projectile to metal-polymer targets using the non-dimensional dynamic equilibrium equations for plates.

    Keywords: Polyurea, Metal-polymer structure, Numerical Simulation, Mathematical modelling, Penetration
  • M. Moradi * Pages 149-160
    DC motors have a variety of applications including robotic arms. These DC motors have simple structure and long life. Therefore, the precise speed control for increasing performance and industrial applications is of great importance. This paper is devoted to designing a fractional PID controller in order to speed control of a DC motor by considering the drive and chopper dynamics. Remarkably, the voltage applied to the DC motor armature can be controlled using a chopper. From a control point of view, the dynamics of the chopper could complicate the system dynamics, and from a practical point of view, it could reduce the ripple of the armature current. This improves the transient response and results in better speed regulation. In addition, as a novelty, to adjust the fractional order PID controller coefficients a new optimization approach called water-cycle optimization (WCA) algorithm by considering a multi-objective criteria is employed. The results obtained are compared with the artificial bee colony and particle swarm optimization algorithm. The results show that the fractional order PID controller optimized by the WCA algorithm performs better in terms of rise-time, overshoot and steady state error.
    Keywords: Fractional calculus, fractional PID controller, DC Motor, Water Cycle Optimization Algorithm
  • Seyed S. Sadatifar, S. Ahmadi, M. M. Ghafurian, H. Niazmand * Pages 161-176

    In present paper, after optimizing the capacity of the CCHP system equipment using the three-yearly relative annual benefit method, the CO2, CH4, CO, NOx and SOx emissions are studied. Optimization is carried out, assuming operation in the off-design points and ability to sell electricity to the network. The performance of the system will be evaluated in real conditions (under the influence of ambient temperature and pressure) and ideal, as well as two views on the production of pollutants at the place of consumption (Local) and total emissions (Global). Optimization process suggests an internal combustion engine with a nominal capacity of 2440 kW as a prime mover for the case study of the hotel, which despite the significant reduction of CO2, CO, NOx and SOx emissions in global mode, increases the CH4, CO and NOx in comparison with the traditional system at local mode by 92.5 %, 0.79 % and 84.1 %. On the other hand, the economic performance of the power unit of the CCHP system with a change in environmental conditions indicates that if the actual performance of the gas engine in the system is not considered, the system incomes will not have the required certainty.

    Keywords: Combined cooling heating, power system (CCHP), Traditional system, pollutant
  • M. Hasani, A. Haghiri *, M.H. Islamy Pages 177-192

    The Blunt body in the Hypersonic flow creates drastic aerodynamic drag and heating. One of the most effective methods of reducing aerodynamic drag and heating is using of aerodisk in the front of the nose. This study examines the aerodisk method as an Right tool in reducing the HB1 nose drag in the Hypersonic flow regime. The results are obtained from experimental test of hypersonic wind tunnel and numerical simulation in mach 6.44. In this study the effect of aerodisk length on drag reduction of standard model was evaluated. For this purpose, four aerodisks with a length to diameter ratio of 0.5, 1, 1.5 and 2 were used. Numerical and experimental results had a significant adaptation and it was observed that aerodisk have a significant effect on the nose hypersonic drag reduction and increase its length, can provide more drag reduction. According to the results, aerodisk with length to diameter ratio of 2, showed the best performance with 43% drag rduction.

    Keywords: HB1 nose, spike, drag reduction, hypersonic, aerodisk
  • A.R. Rahmati *, F. Chitsazi, M. Reiszadeh Pages 193-207
    In this study, the comparison of the heat transfer of heat exchanger of the spiral tube and the direct pipe using the hybrid nanofluid in the turbulent flow has been empirically investigated.The nano fluid used in this study consists of a mixture of titanium oxide, silicon oxide and magnesium oxide with a medium diameter (20-30 nm) in a base water fluid at a temperature range of 60 to 30 ° C. Nanoparticles have been used in the volume fractions range of 0.25, 0.5, 0.75 and 1%.The results showed that the Nusselt number increased by increasing the Reynolds number and the concentration in the spiral tube compared to the direct tube by 6.6% on average. Also, the results are reported as temperature difference, the use of nanoparticles in the spiral tube is higher than the direct tube in the volume fraction of 0.25% and the temperature of 60 ° C, 37.6%. The percentage increase in the optimal temperature difference of the hybrid nano fluid in the spiral tube in the volume fraction is 0.25% and 60 ° C, which is 10% higher than the base fluid and in the direct tube in the volume fraction of 0.75% and 60 ° C Compared to the base fluid, the temperature difference is increased by 6%.
    Keywords: Hybrid Nano fluid, Heat exchanger, Spiral Tube, Direct Tube, Heat Transfer
  • A.R. Ayoobi, A.R. Faghih Khorasani * Pages 209-221

    The transient pool boiling of deionized water was studied under saturation condition and atmospheric pressure at time periods of 1, 10, 100 and 1000s. Iron-aluminum-chromium alloy wire was used in the horizontal position as a surface heater and two permanent ceramic magnets were used to investigate the magnetic field effect on the deionized water boiling. Voltage difference on the wire heater was used to increase heat flux during periods of time, and this voltage difference increases linearly with time. The increase of heat flux was obtained by a quadratic polynomial function with increasing the voltage from zero to 50 volts over time periods. The critical heat flux with the presence of the magnetic field happens at higher superheat temperatures of wire. The critical heat flux values for periods of 100 and 1000s in the presence of the magnetic field are more than the same values in the absence of the magnetic field which could be due to the change in the chemical-physical properties of magnetized water. The magnitudes of the heat flux enhancement due to the magnetic field relative to the absence of the magnetic field for the period of 100 and 1000s were 12.74% and 7.3%, respectively.

    Keywords: Transient boiling, critical heat flux, transient boiling heat transfer coefficient, nucleate boiling, film boiling
  • A. Bak Khoshnevis *, M. Boloki, M. Yadegari Pages 223-236
    In this study, the wake behind a cylinder with helical strakes at Re = 20000 is experimentally investigated. Three helical strakes with a pitch of 3D and equal distances were installed on the cylinder. The ratios of strakes heights (thicknesses) to cylinder diameter (H/D) were 0.1, 0.09, 0.07 and 0.05. The effects of helical strakes on the mean velocity profile, turbulence intensity, velocity defect and Strouhal number of the cylinder on its center line were studied. The results showed that using helical strakes with varying heights results in different effects on the wake structure, which can be demonstrated in near (x≤D) and far (x>D) regions downstream, behind the model. In the near regions, planes with higher thickness resulted in improved wake and reduced velocity defect, while in the far regions, using the plane with an H/D of 0.07 led to up to 35% decrease in velocity deficit. Rotating planes helical strakes were also seen to reduce maximum turbulence by 14%.
    Keywords: Wake, Helical Strakes, Circular cylinder, Hot wire anemometry, Strouhal number
  • S. Davood Abadi Farahani * Pages 237-252
    In this paper presents a digital filter method for online estimation of heat flux on a one - dimensional plate. Two inverse problems are designed to investigate this method. In the first problem, the unknown heat flux and the boundary condition on the other side of the plate are not known and in the second problem, the heat flux on the sides of a two-layers plate is unknown. in both cases, two sensors have been used to measure the temperature history of the plate. In the proposed algorithm, one of the two sensors is used as a boundary condition. To evaluate the accuracy and capability of digital filter, several experiments were designed. The filter coefficients are calculated only once in the proposed method and used in all experiments. The results show that this algorithm is very successful in estimating different forms of heat flux with different noise intensity at measured temperatures and different thermocouple positions in the plate and the Tikhonov digital filter method has more precision compared to Beck’s method. Also, using the mollified data in the proposed algorithm increases the accuracy and efficiency of the proposed algorithm.
    Keywords: Digital filter, two sensors, mollification method, heat flux, two unknown boundary conditions
  • H. Nasri, A. Jalali *, A. Hedayati Pages 253-268

    The present study is a numerical and experimental study that investigates the effect of using exhaust smoke extractors as an alternative to traditional manifolds in a spark ignition engine designed to maximize engine power. For this purpose, a specific engine is considered as the base engine and to investigate the effect of the extractors on the engine performance and selection of superior design, the proposed geometric model of proposed manifolds in a numerical simulation process has been investigated and after optimization, the model is simulated by numerical simulation softwares and after verifying the performance improvement, the model has been constructed and installed on the engine. At the next step, the engine was experimentally tested in the test cell. Results were compared with the base engine. It was observed that the designed exhaust extractors would increase the maximum engine power up to 15% That this amount of increasiaton in engine efficiency relative to the required costs, is very significant.

    Keywords: Outboard Engine, Extractor Manifold, Design, construction, Improvement Power
  • M. Moravej *, F. Namdarnia, Lieyla Partabian Pages 269-280
    In this study in order to study the effect of secondary flow on the efficiency of solar collectors, a circular collector with helical tube and a regular collector is constructed and tested at the same time. The assessment was based on the ASHRAE standard and in southern Iran. Experiments were carried out based on different environmental conditions using normal water agent and zinc oxide/ water nanofluid. The results of this study show that with variation in ambient conditions as well as increasing the efficiency and increasing the efficiency of the efficiency of both the circular and rectangle flat plate solar collector performance, the main reason is the secondary flow effect on the enhancement of heat transfer from the tubes to the operating fluid. Also, while using nanofluid instead of water as a factor fluid, although the efficiency of both solar collector is increased, the secondary effect on heat transfer in the use of nanofluid is significantly enhanced due to the motion of particles particles in suspension. In addition, the maximum number of registered solar collector efficiency by using nanofluid was about 77.6% in circular collector.
    Keywords: Flat Plate Solar Collector, Secondary flow, Helical tubes, Nanofluid, Efficiency