فهرست مطالب

مدل سازی در مهندسی - پیاپی 60 (بهار 1399)
  • پیاپی 60 (بهار 1399)
  • تاریخ انتشار: 1399/03/01
  • تعداد عناوین: 12
|
  • موقیعت یابی در اینترنت اشیاء با استفاده از الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات مرتبه کسری آشوبی
    علی ابراهیمی، احمد حاجی پور*، حمیدرضا توکلی صفحه 1

    موقعیت یابی دقیق و سریع در اینترنت اشیاء یک نیاز اساسی در گسترش استفاده از برنامه های کاربردی برای این شبکه ها می باشد. به دلیل محدود بودن توان محاسباتی گره های حسگر و محدود بودن ظرفیت انرژی این گره ها، کاهش پیچیدگی محاسباتی و همچنین کاهش سربار ارتباطی در الگوریتم های موقعیت یابی برای این شبکه ها، اهمیت حیاتی دارد. در این مقاله، الگوریتمی مبتنی بر بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) به منظور موقعیت یابی دقیق و سریع گره های حسگر در اینترنت اشیاء ارایه می شود. به طور کلی قرار گرفتن در نقاط بهینه محلی و نرخ همگرایی آهسته، دو ضعف اساسی الگوریتم PSO استاندارد می باشد. در الگوریتم پیشنهاد شده با بکارگیری نظریه آشوب، از قرار گرفتن در نقاط بهینه محلی جلوگیری شده و همگرایی کلی الگوریتم بهبود می یابد. به علاوه با بهره گرفتن از مشتقات مرتبه کسری، نرخ همگرایی ذرات به سمت جواب بهینه تسریع می یابد. ارزیابی کارایی الگوریتم با اجرای آن بر روی توابع آزمون خاص انجام می شود. نتایج شبیه سازی بهبود کارایی الگوریتم پیشنهادی در موقعیت یابی گره های حسگر در اینترنت اشیاء را نشان می دهند.

    کلیدواژگان: بهینه سازی ازدحام ذرات، مشتقات کسری، آشوب، اینترنت اشیاء، تعیین موقعیت گره های حسگر
  • ارائه مدل بهینه سازی ریاضی برای زنجیره تامین چند محصولی با امکان وقوع اختلال در تامین کننده در شرایط تحریم (مطالعه موردی صنایع تعمیراتی پالایشگاهی)
    امیر رحیمی منش، حمزه امین طهماسبی*، کامبیز شاهرودی صفحه 2

    در این پژوهش مدل بهینه سازی شده ریاضی برای زنجیره تامین چند محصولی با امکان وجود اختلال در تامین کننده در شرایط تحریم، ارایه شده است. یک زنجیره تامین شامل هم راستایی و همسویی شرکت هایی است که محصولات یا خدمات را به بازار عرضه می کنند. در راستای مدیریت زنجیره تامین چند محصولی، نیاز به تامین اقلام و مواد اولیه جهت استفاده در فرآیندها وجود دارد و تامین این اقلام با عدم قطعیت مواجه است به گونه ای که ممکن است تامین کنندگان، بخشی از تقاضای سفارش داده شده را در زمان موردنیاز در اختیار سفارش‏دهنده قرار ندهند. به منظور مقابله با این شکل از عدم قطعیت، دو نوع تامین کننده موردنظر است. دسته اول تامین کننده‏ های ارزان قیمت ولی غیرمطمین است و در مقابل، دسته دوم تامین کننده ها وجود دارند که مطمین هستند ولی گران تر از دسته اول می‏باشند. اقلام دریافتی از تامین کننده ‏ها، در فرآیند تولید یا تعمیرات مورد استفاده قرار می گیرد و مدلی مدون برای مدیریت این فرآیند می‏بایست ارایه گردد. جهت ادغام این تصمیمات در قالب مدل یکپارچه، مدل تصمیم ‏گیری دومرحله ای تصادفی بکار رفته است و در حل مسیله پیشنهادی از روش تقریب میانگین نمونه ‏گیری استفاده شده است. نتایج نشان‏ می ‏دهد که با استفاده از مدل دومرحله ای تصادفی به اندازه 84/6 درصد در خروجی‏ های مسیله بهبود ایجاد می شود و همین طور استفاده از تامین کننده گران در کنار تامین کننده ارزان منجر به بهبود خروجی های مدل به اندازه 9/14 درصد گردید.

    کلیدواژگان: زنجیره تامین، بهینه سازی ریاضی، اختلال، مدل دو مرحله تصادفی، تقریب میانگین نمونه‏گیری
  • مطالعه تجربی تاثیر زوایای حمله بر عملکرد هیدرولیکی- حرارتی یک لوله بادامکی شکل شار ثابت در جریان عرضی
    کامران صالحی افشار، آرش میرعبدالله لواسانی*، سامان ابوالفتحی، پیمان موبدی صفحه 3

    هدف از این مطالعه تجربی تاثیر زاویه حمله بر عملکرد هیدرولیکی- حرارتی یک لوله بادامکی شار ثابت به کمک روش تجربی در جریان عرضی از هوا است. محدوده رینولدز آزمایش بر مبنای قطر معادل 42000 > Re_(D_eq) > 15500 است. زاویه حمله لوله ها با جریان عرضی هوا 180 > α > 0 است. با مشاهده نتایج می توان دریافت روند تغییرات ضریب درگ فشاری و عدد ناسلت میانگین با افزایش زاویه حمله به صورت موج می باشد. ضریب درگ فشاری و عدد ناسلت متوسط به دست آمده در محدوده رینولدز مطالعه مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان می دهند در زوایای صفر و 150 درجه پایین ترین و در زاویه 90 درجه بالاترین مقدار به دست آمده است. همچنین با مقایسه عملکرد هیدرولیکی- حرارتی لوله مشاهده گردید عملکرد زوایای صفر و 150 درجه به مقدار 31 تا 125 درصد از دیگر زوایا بیشتر می باشد. همچنین عملکرد هیدرولیکی- حرارتی زوایای صفر و 150 درجه به میزان 36 تا 82 درصد از لوله دایروی معادل بیشتر است.

    کلیدواژگان: هیدرولیکی- حرارتی، لوله بادامکی شکل، زاویه حمله، شار ثابت، جریان عرضی
  • مدل سازی رهش کود اوره از ماتریس اوره لیگنین اصلاح شده
    نادر صادقی، جمشید بهین* صفحه 4

    اوره به عنوان یکی از پرمصرف ترین کودهای کشاورزی، بالاترین میزان اتلاف نیتروژن را نیز به خود اختصاص داده است. ماتریس اوره -لیگنین اصلاح شده به عنوان یک بایوپلیمر زیست تخریب پذیر و ارزان قیمت می تواند به یک کود کنترل رهش با قابلیت تجاری شدن تبدیل شود، لذا بررسی مدل های رهش آن بسیار حایز اهمیت می باشد. با در نظر گرفتن زمان و شعاع به عنوان دو متغیر مستقل، معادله دیفرانسیل جزیی دو بعدی در مختصات کروی برای رهش اوره از ماتریس لیگنین اصلاح شده درون حجم سیال نامحدود به روش تحلیلی حل و برای رهش درون حجم سیال محدود نیز مورد بررسی قرار گرفت. جهت اعتبارسنجی مدل ها به روش آزمایشگاهی، از گرانول های کروی شکل ماتریس اوره-لیگنین اصلاح شده استفاده شد. مقادیر برابری از اوره و لیگنین اصلاح شده در حالت مذاب تهیه و با استفاده از قالب، نمونه کروی شکل تهیه گردید. میزان رهش اوره از ماتریس لیگنین اصلاح شده در آب و در زمان های مختلف به روش کجلدال اندازه گیری شد. مدل ها برای رهش درون حجم سیال نامحدود و محدود توانستند به ترتیب با R2 معادل 9967/0 و 9964/0 داده های آزمایشگاهی را پیش بینی کنند. از مدل های تجربی توانی و شوارتز اصلاح شده و همچنین از مدل پیشنهادی هیپربولیک اصلاح شده نیز برای پیش بینی الگوی رهش استفاده گردید که مدل تحلیلی به دست آمده برای محیط نامحدود، محدود و همچنین مدل تجربی هیپربولیک اصلاح شده به ترتیب دارای بالاترین دقت بودند.

    کلیدواژگان: مدلسازی کنترل رهش، حل تحلیلی، الگوی رهش، سیستم ماتریس، حجم محدود و نامحدود، مدل هیپربولیک اصلاح شده
  • انتخاب تامین کننده با استفاده از رویکرد ترکیبی ANP-DEMATEL-VIKOR فازی
    نعیمه باقری راد، جواد بهنامیان* صفحه 5

    یکی از مهم ترین مراحل در فرآیند خرید، انتخاب تامین کنندگان مناسب است. انتخاب تامین کنندگان مناسب می تواند به شکل قابل ملاحظه ای هزینه های خرید را کاهش و قابلیت رقابت پذیری سازمان را افزایش دهد. این مساله در واقع یک مساله تصمیم گیری چندمعیاره است که در آن عمل تصمیم گیری براساس یک سری معیارهای کیفی وکمی صورت می گیرد. هدف از این مقاله، ارایه یک روش تصمیم گیری جهت انتخاب تامین کننده مناسب در زنجیره تامین است. در این مقاله، یک مدل ترکیبی تصمیم گیری چندمعیاره فازی برای زمانی که تعداد معیارها زیاد و بین آن ها روابط یا وابستگی برقرار باشد ارایه شده است. در این مدل از روش DEMATEL به منظور تعیین ساختار روابط بین معیارها و از روش ANP جهت شناسایی وزن هر یک از معیارها و از روش بهینه سازی چندمعیاره حل سازشی VIKOR برای رتبه بندی بهترین تامین کننده استفاده شده است. در این تحقیق به منظور پوشش حالات مبهم تصمیم گیری، به جای استفاده از اعداد قطعی از متغیرهای کلامی استفاده شده است. مدل ترکیبی پیشنهادی می تواند به مدیران و کارشناسان سازمان ها در جهت بهبود انتخاب های خود بخصوص زمانی که تعداد معیارها زیاد و بین آن ها وابستگی وجود دارد تحت شرایط عدم اطمینان، کمک کند. همچنین روش پیشنهادی، تعداد ماتریس های مقایسه زوجی و حجم محاسبه ها را کاهش داده و سرعت محاسبه ها را نیز افزایش و از پیچیدگی مساله کاسته است.

    کلیدواژگان: انتخاب تامین کننده، تئوری فازی، تصمیم گیری چند معیاره، ANP، DEMATEL، VIKOR
  • طراحی یک تخمینگر بر پایه ی اصل دوگانی، به منظور تخمین برخط تاخیر زمانی نامعلوم و متغیر با زمان در سیستمهای LTI
    هادی چهکندی نژاد*، محسن فرشاد، رمضان هاونگی صفحه 6

    در این مقاله یک رویتگر نوین، برای تخمین آنلاین تاخیر زمانی ، در سیستم های پیوسته زمان SISO-LTI ، با تاخیر متغیر با زمان و نامعلوم در ورودی کنترلی، طراحی شده است. واضح است که تابع تبدبل لاپلاس یک سیستم تاخیر دار، شامل یک عامل تاخیر زمانی است. در این مقاله فرض بر این است که، تنها پارامتر نامعلوم و متغیر با زمان در سیستم، پارامتر تاخیر زمانی سیستم است. ایده ی اصلی مورد استفاده در طراحی رویتگر پیشنهادی، بر پایه ی برقراری اصل دوگانی، بین کنترلر و رویتگر می باشد. به این صورت که، بطور غیر مستقیم، از ساختار کنترلر تطبیقی مستقیم(MRAS)، برای طراحی یک تخمینگر، استفاده می شود. بدین منظور، قسمتهای اصلی در یک سیستم کنترلی MRAS ، به نحوی سازماندهی می شوند که، طراحی کنترلر، منجر به طراحی تخمینگر تاخیر، در مسیله ی دوگان خواهدشد. در واقع قاعده ی تطبیق، در مسیله ی طراحی کنترلر، همان مکانیزم تخمینگر، در مسیله ی دوگان را ، بیان خواهد نمود. همچنین در راستای محاسبه ی مکانیزم تخمین، از دو روش مبتنی بر تیوی لیاپانوف و مبتنی بر قاعده ی MIT ، استفاده می شود. نهایتا، نتایج شبیه سازی ها، عملکرد نسبتا مطلوب تخمینگر پیشنهادی، در مواجهه با تاخیرهای متغیر با زمان و نامعلوم را نشان می دهند.

    کلیدواژگان: اصل دوگانی، سیستم های LTI، تاخیر زمانی متغیر در ورودی، عدم قطعیت، تخمینگر تاخیر، قاعده ی تطبیق
  • ارایه یک ساختار جدید برای مبدل چندسطحی متقارن به منظور کاهش تعداد سوییچ و هزینه مبدل
    مجید حسین پور*، علی سیفی صفحه 7

    در دهه های اخیر اینورترها نقش مهمی در سیستم های قدرت ایفا نموده اند و بهبود عملکرد آن ها هم از لحاظ ساختاری و هم از لحاظ کنترلی جزو علایق محققان بوده است. در این مقاله یک اینورتر چندسطحی دوطرفه متقارن جدید با هدف کاهش تعداد اجزاء کلیدزنی به ویژه برای تعداد سطوح خروجی زیاد ارایه شده است. این ساختار شامل منابع جریان مستقیم ورودی و کلیدهای قدرت و دیود قدرت است. این توپولوژی در مقایسه با توپولوژی های کلاسیک و ساختارهای متقارن ارایه شده اخیر که سعی در کاهش ادوات کلیدزنی دارند، در تعداد سطح مشابه حاوی تعداد کلید نیمه هادی قدرت کمتری می باشد. از همین رو هزینه کلی مبدل در مقایسه با ساختارهای مشابه مقرون به صرفه می باشد. برای نشان دادن کارایی ساختار پیشنهادی یک مقایسه جامع بین توپولوژی پیشنهادی و توپولوژی های کلاسیک و ساختارهای متقارن ارایه شده اخیر از حیث تعداد سوییچ، تعداد درایور، تلفات توان و هزینه مبدل ارایه شده است. توپولوژی پیشنهادی برای اینورتر یازده سطحی تک فاز مورد بررسی قرار گرفته و در محیط Matlab/Simulink شبیه سازی شده و نمونه آزمایشگاهی آن برای تایید کارکرد اینورتر پیشنهادی ساخته شده است.

    کلیدواژگان: اینورتر چندسطحی، ساختار دوطرفه، کاهش تعداد سوییچ، کاهش هزینه
  • کنترل برداری غیرمستقیم سرعت ماشین القایی مبتنی بر اینورتر دو-سه سطحی
    محمدجواد غاضی اردکانی، مجید حسین پور*، مهدی شاهپرستی، مهدی سیاهی صفحه 8

    با توجه به کاهش هزینه ادوات کلیدزنی قدرت، اخیرا اینورترهای هیبرید سه سطحی با قابلیت تولید ولتاژ نزدیک تر به ولتاژ سینوسی ارایه شده اند. اینورتر هیبرید در عین داشتن مزایای اینورترهای سه سطحی رایج، در مقایسه با آنها دارای تعداد ادوات کلیدزنی کمتری است که منجر به کاهش هزینه، حجم و وزن کل مبدل خواهد شد. در این مقاله از یک اینورتر هیبرید سه سطحی دارای هشت کلید و دو دیود برای کنترل سرعت موتور آسنکرون سه فاز استفاده خواهد شد که در مقایسه با اینورتر سه سطحی رایج دارای چهارکلید و دو دیود کمتر است. روش کنترل برداری غیرمستقیم جهت دهی شار روتور برای کنترل سرعت پیشنهاد شده است، حلقه های کنترلی سیستم طراحی شده و یک روش کلیدزنی مبتنی بر موج حامل مناسب و کارا برای اینورتر هیبرید پیشنهاد شده است. برای تایید صحت کارایی مبدل پیشنهادی و کنترل آن، شبیه سازی های متنوعی در محیط نرم افزار MATLAB/Simulink انجام شده است و نتایج کنترل سرعت در حالت موتوری و تغییرات پله ای گشتاور بار ارایه شده است.

    کلیدواژگان: اینورتر هیبرید، اینورتر دو-سه سطحی، کنترل سرعت موتور آسنکرون، کنترل برداری غیرمستقیم
  • شبیه سازی موج شکن نیمه استوانه ای در حالت غیریکنواخت در آب کم عمق
    بابک احمدپور، محمد احمدزاده طلاتپه*، محمدرضا نگهداری صفحه 9

    موج شکن ها سازه های ساحلی و فراساحلی هستند که از بنادر و سواحل در برابر امواج و جریان های ساحلی محافظت می کنند. موج شکن ها با کاهش ارتفاع موج و در نتیجه انرژی موج، نیروی موج را قبل از رسیدن به سواحل یا بنادر کاهش می دهند. ارتفاع موج در نزدیکی سواحل و در آب کم عمق نسبت به آب عمیق بیشتر می باشد. در این مطالعه، با توجه به پرهزینه و زمان بر بودن آزمایش یک نمونه موج شکن، نحوه ی شبیه سازی به وسیله ی نرم افزار استار مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، موج شکن نیمه استوانه ای در سه حالت بدون سرعت جریان برای مدل، با سرعت جریان برای مدل و با سرعت جریان برای نمونه اصلی شبیه سازی می شود. فضای شبیه سازی در شرایط غیریکنواخت، آب با عمق متوسط، خط آب بالاتر از سازه و با استفاده از حل کننده ی RANS می باشد. در نهایت، نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج عددی و آزمایشگاهی گذشته مورد صحت سنجی و مقایسه قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی دارای همخوانی خوبی با نتایج عددی و آزمایشگاهی می باشند. در نتیجه، از مدل های فیزیکی و حوزه شبیه سازی مدل شده می توان برای شبیه سازی سازه های ثابت دریایی استفاده نمود. استفاده از موج شکن نیمه استوانه ای در آب های عمیق با مشکلاتی همچون افزایش فضا و مصالح مصرفی روبرو می شود که برای رفع این مشکل موج شکن نیمه استوانه ای مرکب مدل و مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس نتایج بدست آمده، درگ وارده بر این سازه نسبت به سازه اولیه افزایش یافته اما با توجه به طراحی، سازه فضای کمتری را اشغال و مناسب استفاده در آب-های عمیق نیز می باشد.

    کلیدواژگان: موج شکن، شبیه سازی، نرم افزار استار
  • حل عددی اثر افزایش دمای دیواره بر جریان و انتقال حرارت در لوله حرارتی نوسانی
    حبیب الله سایه وند*، رضا نعمتی صفحه 10

    در این مقاله اثرات افزایش اختلاف دمای دیواره ها (یا اختلاف دمای متوسط بین اواپراتور و کندانسور) و میزان شارژ مایع بر جریان نوسانی درون یک لوله مینیاتوری شکل دو انتها بسته به قطر 5/1 میلی متر، بررسی شده است. معادلات حاکم با اعمال قوانین بقای جرم، اندازه حرکت و انرژی برای راب مایع و توده های بخار به دست آمده اند. برای گسسته سازی معادلات و حل عددی آنها از روش تفاضل محدود صریح استفاده شده است. نتایج، نشان می دهند که با افزایش اختلاف دمای دیواره ها، دامنه نوسان راب مایع، انتقال حرارت محسوس و نهان افزایش می یابند، به گونه ای که با افزایش تنها 2 درجه سانتیگراد اختلاف دما، دامنه نوسان راب مایع حدود 8 میلی-متر، انتقال حرارت محسوس 4 وات و انتقال حرارت نهان 7/0 وات افزایش می یابند. به علاوه با افزایش میزان شارژ، دامنه نوسان و انتقال حرارت محسوس به میزان چشمگیری کاهش می یابند، مثلا افزایش میزان شارژ از 30 به 50 درصد دامنه نوسان را حدود 65 میلی متر و انتقال حرارت محسوس را 87 وات کاهش می دهد. در نسبت شارژ 90 درصد عملکرد لوله حرارتی متوقف می شود.

    کلیدواژگان: کندانسور، اواپراتور، لوله حرارتی پالسی، انتقال حرارت، حل عددی
  • مدل سازی مزرعه بادی مجهز به ژنراتور القایی دوسوتغذیه با معادل سازی بخش مکانیکی با استفاده از خوشه بندی بر اساس ضریب جذب توان
    سامان احمدی، ایمان پورفر*، امین ساکی صفحه 11

    با توجه به افزایش چشم گیر استفاده از توان تولیدی توربین های بادی و توسعه روزافزون مزارع بادی، دیگر تاثیر آن ها بر روی سیستم های قدرت قابل چشم پوشی نبوده و مدل سازی مناسب مزارع بادی از اهمیت خاصی برخوردار شده است. در بسیاری از مطالعات، هنگام مطالعه اثر یک مزرعه بادی روی سیستم قدرت، به جای مدل سازی دقیق همه توربین های موجود در مزرعه، عملکرد مزرعه بادی در نقطه کوپل مشترک با شبکه به صورت عملکرد مزرعه معادلی شامل یک ژنراتور و یک توربین معادل، که از معادل سازی توربین های بادی مزرعه واقعی حاصل شده است، در نظر گرفته می شود. این موضوع علاوه بر اینکه موجب سادگی تحلیل سیستم می شود، کاهش چشمگیر بار محاسباتی مطالعات را نیز به دنبال خواهد داشت. برای بهتر شدن دقت می توان بخش مکانیکی را با استفاده از روش های دسته بندی بجای یک توربین با چند توربین معادل سازی کرد. تاکنون روش های مختلفی برای انجام این نوع معادل سازی در مزارع بادی معرفی شده اند که همه آنها از ویژگی سرعت باد به عنوان شاخص دسته بندی توربین ها استفاده می کنند. در این مقاله برای دسته-بندی توربین های بادی بجای سرعت باد استفاده از ضریب جذب توان توربین بادی به عنوان ویژگی دسته بندی پیشنهاد شده است. سپس در ادامه با معادل سازی بخش مکانیکی توربین ها در هریک از خوشه ها نتایج با حالتی که دسته بندی بر اساس سرعت باد صورت گرفته باشد و همینطور با مدل دقیق مورد مقایسه قرار گرفته است. برای شبیه سازی از نرم افزار MATLAB استفاده شده است. نتایج حاکی از آنست که روش مورد استفاده، موجب بهبود دقت نتایج حاصل از معادل سازی خواهد شد.

    کلیدواژگان: مزرعه بادی، ژنراتور القایی دوسو تغذیه، کاهش مدل، الگوریتم k-means
  • ارزیابی پارامترهای موثر بر استحکام لهیدگی در اتصالات پیچی با ساختارگلاره به روش اجزای محدود
    محمود ذبیح پور*، حبیب رضایی قهرودی، میثم خاوندکار صفحه 12

    در تحقیق حاضر به شناسایی مکانیزم های واماندگی تنش لهیدگی در اتصالات پیچی دوطرفه در ورقه های گلاره پرداخته می شود و تلاش می شود به کمک تکنیک اجزاء محدود، از منظر پتانسیل ناحیه تخریب و معیارهای مناسب مربوطه، برای ساختار معرفی شده گلاره، تحلیل جامعی ارایه دهد. ورق گلاره بر طبق معیارهای استاندارد تست و ابعاد و اندازه های استاندارد طراحی شده و در یک اتصال پیچی تعبیه می-گردد، سپس کوپن تست متصل به دستگاه تست کشش شبیه سازی می شود.تاثیر پارامتر فاصله از لبه بر استحکام لهیدگی در اتصالات پیچی با ساختار گلاره به همراه تغییر قطر پیچ بررسی می گردد. به منظور استخراج پارامترهای مرتبط با لهیدگی، کوپن تست گلاره به روش اجزاء محدودو در نرم افزار شبیه ساز آباکوس توسعه داده شد. نتایج ارزیابی ها، نشان می دهدرفتار لهیدگی اتصال پیچی و همچنین استحکام متناظر، تا محدوده خاصی به فاصله از لبه در گلاره ها، تعداد لایه ها و نوع لایه چینی وابسته است و تاخیر قابل ملاحظه در واماندگی این ورق ها را موجب می گردد.

    کلیدواژگان: اتصالات پیچی، لایه چینی هیبرید، گلاره، روش اجزاء محدود، لهیدگی، معیار تخریب
|
  • Localization in IoT by using Fractional Order Chaotic Particle Swarm Algorithm Optimization
    Ali Ebrahimi, Ahmad Hajipour *, Hamidreza Tavakoli Page 1

    The accurate and fast localization in the Internet of Things is an essential requirement in expanding the use of applications for these networks. Due to limited computing power of sensor nodes and the limited power capacity of these nodes, reducing computational complexity and reducing communication overhead in localization algorithms is critical. In this paper, a particle swarm optimization based algorithm is proposed for localization of sensor nodes in IoT. In general, trapping in local optima and the slow convergence rate are two main weaknesses of the classic PSO. In the proposed algorithm, using the chaos theory, trapping in local optima is prevented and convergence of the algorithm is improved. In addition, using the fractional derivatives, the particles convergence rate accelerates to the optimal solution. The performance evaluation of the algorithm is performed by its implementation on specific test functions. Simulation results exhibit the effectiveness of the proposed algorithm in localization of sensor nodes in IoT.

    Keywords: Particle swarm optimization, Fractional derivatives, Chaos, Internet of Things, Sensor node localization
  • Providing a mathematical optimization model for the multi-product supply chain despite the possibility of supplier disruption under sanctions (Case Study of Refinery Repair Industries)
    Amir Rahimimanesh, Hamzeh Amin Tahmasbi *, Kambiz Shahroodi Page 2

    In this study, an optimized mathematical model for a multi-product supply chain with the possibility of supplier disruption under sanctions is presented. A supply chain involves the alignment of companies that market products or services. In order to manage the multi-product supply chain, there is a need for supplies and raw materials to be used in the processes and the supply of these items is subject to uncertainty so that suppliers may meet part of the ordered demand at the required time. Not to be provided to the customer. There are two types of suppliers to deal with this form of uncertainty. The first category is low-cost but unreliable suppliers, and in the second, there are suppliers that are reliable but more expensive than the first. Items received from suppliers are used in the manufacturing or repair process and a model for managing this process must be provided. To integrate these decisions into an integrated model, a stochastic two-stage decision model has been used and the approximation of mean sampling method has been used to solve the proposed problem. The results show that using the random two-step model results in an improvement of 6.84% in the outputs of the problem and also the use of suppliers along with the cheap supplier leads to the improvement of the model outputs. It was 14.9%.

    Keywords: supply chain, Mathematical Optimization, Disturbance, Two-Stage Stochastic Model, Mean Sampling Approx
  • Experimental study on The Angle of attack effect on Hydraulic- Thermal performance of a cam-shaped tube with constant heat flux in cross flow
    Kamran Salehi Afshar, Arash Mirabdolah Lavasani *, Saman Abolfathi, Peyman Mobedi Page 3

    An experimental study was made to determine the effect of angle of attack on Hydraulic- Thermal Performance from a cam-shaped tube with constant heat flux in cross flow. Reynolds numbers based on an equivalent diameter are within 15500 < Re_(D_eq ) < 42000. Angle of attack is between 0 < α < 180 using air as fluid for cross flow. Results indicate that with increasing the angle of attack from 0˚ to 90˚ the mean nusselt number and drag coefficient increases about 7-13 and 114-122%, respectively. Drag coefficient and mean Nusselt number have been studied and the results demonstrate that in all Reynolds numbers the angles of 0˚ and 150˚ results in lowest and 90˚ results in the highest amount. A Hydraulic-Thermal comparison of the tube was made and the results show that the angles of 0˚ and 150˚ have the best performance comparing to other angles and the difference is about 31-125 %. Also angles of 0˚ and 150˚ are about 36-82 % better than a circular tube with equivalent diameter.

    Keywords: Hydraulic- Thermal, Cam-Shaped Tube, Angle of Attack, Constant Heat Flux, Cross flow
  • Modeling of nitrogen release in urea-modified lignin matrix
    Nader Sadeghi, Jamshid Behin * Page 4

    Urea, as the most widely used fertilizer, has the highest nitrogen loss in aqueous media. Urea-modified lignin matrix as a biodegradable and inexpensive bio-polymer can become a controlled-release fertilizer with commercial capability; Therefore, release models investigate is very important. Two-dimensional partial differential equation was solved analytically considering time and radius as two independent variables in spherical coordinates for infinite volume and compared to the results for finite volume of liquid. In order to validate the model’s results, equal amounts of melted urea and lignin acetylated were mixed for preparation of matrix using spherical frame. The amount of nitrogen release from the matrix of lignin in water was measured by Kjeldahl method at different time intervals. Presented models were able to predict release of urea for the infinite and finite fluid volume with R2 equivalent to 9967/0 and 9946/0, respectively. Moreover, empirical models were applied to predict the release pattern including: Power, Modified Schwartz and Suggested Modified hyperbolic model. Among the models used in this research, obtained analytical model for infinite volumes, finite and modified hyperbolic model had the highest accuracy, respectively.

    Keywords: Modeling of Controlled-release, Analytical Solution, Release pattern, Matrix system, Finite, Infinite volume, Modified hyperbolic model
  • Supplier selection using the hybrid fuzzy ANP-DEMATE-VIKOR approach
    Naeeme Bagher Rad, Javad Behnamian * Page 5

    In this paper, a hybrid model of fuzzy multi-criteria decision making is presented for the cases a large number of criteria, relationships or affiliation exists are between them. In this model, the DEMATEL method is used to determine the relationships between criteria and analytic network process (ANP) method to identify the weight of each criteria and the VIKOR method for optimizing the multi-criteria of ranking the best supplier. In this study, in order to cover the cases of decisions with ambiguous scenarios, rather than using absolute numbers, the linguistic variables are used. The proposed hybrid model can direct managers and experts organizations In order to improve their choices, especially when there are numerous criteria and there is dependence between them under conditions of uncertainty.The proposed method, reduces number of pairwise comparison matrix and volume of calculations and also increases calculation speed and the complexity of the problem is reduced. In order to showing the solving process a numerical example is presented. The computational results show that proposed hybrid method, in addition to ranking alternatives calculates the final weight of each criterion.

    Keywords: Supplier selection, Fuzzy theory, MADM, ANP, DEMATEL, VIKOR
  • Design of an Estimator Based on Duality Principle for Unknown and Time-varying Delay Estimation in LTI Systems
    Hadi Chahkandi Nejad *, Mohsen Farshad, Ramazan Havangi Page 6

    In this article, a novel observer has been designed for the online estimation of time delay in SISO-LTI continuous time systems with uncertain and time variant delay in the control input. It is obvious that Laplace transfer function of a delayed system includes a time delay factor. In this paper, it is assumed that the only uncertain and time variant parameter in the system is the very system’s time delay parameter. The main idea used in designing the proposed observer is based on the establishment of duality principle between controller and observer, such that a direct adaptive controller structure (MRAS) is indirectly used for designing an estimator. For this, the main sections in an MRAS control system are organized the way that designing the controller will lead to designing the delay estimator in dual problem. In fact, adaptation rule in designing the controller will express the same estimator mechanism in the dual problem. Also, in computing the estimation mechanism, the two methods, one based on Lyapunov Theory and the other based on MIT rule, are used. Eventually, simulation results are indicative of the rather desirable performance of the proposed estimator in dealing with uncertain and time varying delays.

    Keywords: Duality principle, LTI systems, Input time varying delay, Uncertainty, Delay estimator, Adaptation rule
  • A Novel Multilevel Inverter Topology Aiming Reduction the Switch Count and Converter Cost
    Majid Hosseinpour *, Ali Seifi Page 7

    Inverters as one of the most important elements of power systems have been profoundly developed in recent decades and their performance has attracted researches in control and structure point of view. In this paper, a novel bidirectional structure is proposed for multilevel converter in order to reduction the switch count and total converter cost. This structure contains DC sources, power switches and power diodes. The proposed structure is presented for symmetrical mode and the number of power electronic devices is decreased in comparison with similar works. Considering recent proposed symmetrical structures, the proposed structure has superior condition in terms of semiconductor switches as well as converter cost. The performance of the proposed single phase symmetrical eleven-level converter is analyzed and simulated in MATLAB/Simulink for both PWM and selective harmonic elimination switching methods. Not only the results are desirable, but also the experimental results of laboratory prototype validate the simulation results.

    Keywords: Multilevel Inverter, Bidirectional structure, Switch count reduction, Cost reduction
  • Indirect vector control of three phase induction motor based on a 2/3 level inverter
    Mohammadjavad Ghazi Ardakani, Majid Hosseinpour *, Mahdi Shahparasti, Mehdi Siahi Page 8

    Given the cost reduction of power switching devices, 2/3level hybrid inverters have been recently presented with the voltage generation capability close to the sinusoidal voltage. The hybrid inverter, while having the benefits of the conventional three-level inverters, has fewer switching devices, which will reduce the cost, size, and total weight of the inverter. In this paper, a 2/3 hybrid inverter containing eight switches and two diodes is used to control the speed of a three-phase asynchronous motor, which has four switches and two diodes less than the conventional three-level inverter. The indirect rotor‐flux oriented vector control is proposed for speed control, the control loops of the system are designed, and a proper and efficient carrier wave based switching technique is proposed for the hybrid inverter. In order to verify the efficiency of the proposed inverter and its control, a variety of simulations are performed in the MATLAB/Simulink software and the speed control results in motor mode and step changes in load torque are presented.

    Keywords: Hybrid Inverter, 2, 3 level inverter, Speed Control of Induction Motor, Indirect Vector Control
  • Simulation study of a semi_circular Caisson Breakwater in a Non-uniform State in a Shallow Water Situation
    Babak Ahmadpoor, Mohammad Ahmadzadehtalatapeh *, Mohammadreza Negahdari Page 9

    Breakwater is a coastal-offshore structure which is used to protect the harbors and shores from waves and coastal streams. Breakwaters decrease the height of the waves and reduce the energy of the waves before reaching the harbors. The height of the streams near harbors with shallow waters is very high in comparison to deep waters situation. Due to the time consuming and high cost of experimental study of a typical breakwater, the present study was conducted via the Star CCM Software. To this end, the composite semi-circular breakwater was modeled under three different water line conditions. The simulation space for all the three conditions was the RANS equations. The results were compared and verified by the numerical and experimental results. It was found that the simulation results are in acceptable agreement with the reported experimental and numerical results. Therefore, the physical modeling and simulation field of the studied structure can be employed for simulation of the static coastal-offshore structures. The use of semi-circular breakers in deep waters encounter with problems such as required space and construction materials. Therefore, a composite semi-circular breaker was modeled and investigated to tackle these problems. Based to the results, the drag on composite semi-circular breaker increases in comparison with the original structure; however, due to the design specifications of the structure, the semi-circular breaker occupies less space and is suitable for application in deep waters.

    Keywords: Breakwater, Simulation, Star CCM+
  • Numerical Solution of the Effect of Increasing the Wall Temperature on Flow and Heat Transfer in Pulsating Heat Pipe
    Habiballah Sayevand *, Reza Nemati Page 10

    In this paper the effects of increasing the wall temperature and the amount of liquid charge on the oscillating flow in a U-shaped miniature tube, with a simple bend of diameter 1.5 mm and closed end investigated. The governing equations are obtained by applying the conservation of mass, momentum and energy for the liquid slug and the vapor plugs. A complete numerical simulation has been performed to investigate the effects of wall temperature and the amount of liquid charge on the heat pipe performance using explicit method. The obtained results show that by increasing the walls temperature difference, amplitude of oscillations of the liquid slug, sensible and latent heat transfer will be increased, as the temperature difference is increased by only ,oscillation amplitude of the liquid slug about 8 mm, the sensible heat transfer 4 watts and the latent heat transfer watts increases. Additionally, by increasing the charge rate, the oscillation amplitude and the sensible heat transfer are significantly reduced, for example, increasing the charge rate from 30 to 50% reduces the oscillation amplitude by about 65 mm as well as the sensible heat transfer by 87 watts reduces. In the charging ratio 90%, the heat pipe operation is stopped.

    Keywords: Condenser, Evaporator, Pulsating Heat Pipe, Heat transfer, Numerical Solution
  • Modeling Doubly Fed Induction Generator Based Wind Farms by Aggregating the Mechanical Parts Using Clustering by Power Coefficient
    Saman Ahmadi, Iman Pourfar *, Amin Saki Page 11

    Due to the increase in wind power production and the increasing development of wind farms its impact on power systems cannot be neglected and modeling of wind farms has been converted to an important topic in power engineering. When studying the effects of a wind farm on the power system, Instead of modeling the wind farm in detail, the performance of the wind farm at the point of the common coupling can be considered as an equivalent model includes an equivalent generator and an equivalent turbine. This approach in addition to simplify the system analysis would considerably reduce the simulations burden. In order to improve the accuracy of this equivalent model the mechanical parts of the wind turbines can be replaced with more than one equivalent turbine using clustering algorithms. Traditionally these algorithms consider the wind speed as the feature for clustering. In this paper it is proposed to classify the wind turbines by power coefficient of each turbine instead of the wind speed. The simulation results obtained using this approach is verified against the conventional approach and also the detailed model. Simulations are done in MATLAB. The results indicate that the accuracy of the equivalent model obtained using proposed approach, is considerably improved.

    Keywords: Wind Farm, Doubly Fed Induction Generator (DFIG), Equivalent Model, K-Means Algorithm
  • Evaluation of Effective Parameters on Bearing Strength of Bolted Joints with GLARE Construction through FEM
    Mahmood Zabihpoor *, Habib Rezaei, Meysam Khavandkar Page 12

    This paper focuses on identification of bearing failure mechanisms in double sided bolted joints whith GLARE construction meanwhile to get a comprehensive analysis for bolted joint including GLARE type laminates. The GLARE laminate is designed and introduced in accordance with standard geometry and dimensions from standard methods for test procedures to be inserted into the bolted joint. By simulating the test mechanisms in ABAQUS FE Software, the effects of the important parametrs such as distance to the edge(DTE) and bolt diameter on the Bearing Strength of Bolted Joints are described and investigated. FE models are evaluated and validated by convergency process and comparing with a sample case. The results, explain the degree of the dependcy of bearing mechanical behaviour and strength of the bolted joint to number of layers, laminate type and construction in introduced bolt diameters and the GLARE. The reults also represent, considerable delay in failure of the GLARE laminates for a limited region.

    Keywords: Bolted Joints, Hybrid Laminate, GLARE, FEM, Bearing, Failure Criteria