فهرست مطالب

مدل سازی در مهندسی - پیاپی 60 (بهار 1399)

فصلنامه مدل سازی در مهندسی
پیاپی 60 (بهار 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/03/01
  • تعداد عناوین: 18
|
  • نادر صادقی، جمشید بهین* صفحات 1-11
    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
  • حبیب الله سایه وند*، رضا نعمتی صفحات 13-25
    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
  • کامران صالحی افشار، آرش میرعبدالله لواسانی*، سامان ابوالفتحی، پیمان موبدی صفحات 27-37

    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
  • محمود ذبیح پور*، حبیب رضایی قهرودی، میثم خاوندکار صفحات 39-52
    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
  • محمد نقوی، میر علی محمدی*، قربان مهتابی صفحات 53-69
    کانال های مرکب مقاطع هیدرولیکی می باشند که از دو بخش کانال اصلی و سیلاب دشت تشکیل یافته اند. در رودخانه های پیچان، با گذشت زمان و حرکت جانبی پیچ ها، میزان پیشروی قوس بیرونی افزایش یافته و مقدار سینوسیتی یا خمیدگی در پلان گسترش می-یابد. در این رودخانه ها، انحنای بخش های پیچان با پارامتر بی بعدی به نام عدد سینوسیتی تعریف می شود که عبارت از نسبت طول پیچان کانال اصلی به طول دشت سیلابی می باشد. با افزایش عدد سینوسیتی، شیب، سرعت جریان و ظرفیت انتقال دبی رودخانه کاهش می یابد. در نتیجه، خطر سیلابی شدن به طور قابل توجهی افزایش یافته و در هنگام بروز سیلاب، سطح آب از مقطع اصلی رودخانه فراتر رفته و وارد دشت های سیلابی آن می شود. آگاهی از توزیع تنش برشی جداره و شدت آشفتگی جریان در عرض رودخانه برای پیش بینی تغییرات هندسی مقطع و مورفولوژی بستر ضرروی است. در این تحقیق با استفاده از نرم افزارFlow3D که یک نرم افزار قوی در زمینه دینامیک سیالات محاسباتی می باشد، به بررسی توزیع سرعت در نزدیک بستر، تنش برشی جداره، شدت و انرژی آشفتگی درکانال اصلی پیچان رود تحت تاثیر اعداد سینوسیتی مختلف پرداخته شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی نشان می دهد که با افزایش عدد سینوسیتی کانال از 1 به 1/641، سرعت در نزدیکی بستر و تنش برشی کاهش یافته و شدت و انرژی آشفتگی افزایش می یابد، به طوری که حداکثر مقدار پارامترهای فوق در تمامی کانال مرکب پیچان در قوس داخلی رخ می دهد.
    کلیدواژگان: کانال مرکب، پیچان، عدد سینوسیتی، تنش برشی جداره، شدت آشفتگی جریان، Flow3D
  • مجید حسین پور*، علی سیفی صفحات 71-85
    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
  • نعیمه باقری راد، جواد بهنامیان* صفحات 87-105
    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
  • امیر رحیمی منش، حمزه امین طهماسبی*، کامبیز شاهرودی صفحات 107-125
    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 مسئله پیشنهادی از روش تقریب میانگین نمونه ‏گیری استفاده شده است. نتایج نشان‏می‏دهد که با استفاده از مدل دومرحله ای تصادفی به اندازه 84/6 درصد در خروجی‏ های مسئله 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
  • محمدجواد غاضی اردکانی، مجید حسین پور*، مهدی شاهپرستی، مهدی سیاهی صفحات 127-141
    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
  • هادی چهکندی نژاد*، محسن فرشاد، رمضان هاونگی صفحات 143-156
    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 مسئله ی دوگان خواهدشد. در واقع قاعده ی تطبیق، در مسئله ی طراحی کنترلر، همان مکانیزم تخمینگر، در مسئله 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
  • علی ابراهیمی، احمد حاجی پور*، حمید رضا توکلی صفحات 157-168

    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
  • سامان احمدی، ایمان پورفر*، امین ساکی صفحات 169-182
    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
  • بابک احمدپور، محمد احمدزاده طلاتپه*، محمدرضا نگهداری صفحات 183-199

    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
  • پرویز نجفی*، عباس هوشمند، مهدی شاهپرستی صفحات 201-216
    ریزشبکه هیبریدی دوقطبی، یک ساختار نوظهور است که در سال های اخیر توجهات بسیاری را به خود جلب کرده است. قلب این ساختار، یک مبدل واسط است که نقشی حیاتی در این سیستم ایفا کرده و سه قابلیت ویژه دارد: (1) اتصال دوطرفه بین زیرسیستم های AC و DC، (2) تزریق توان سینوسی به شبکه AC با ضریب توان مطلوب، و (3) فراهم سازی دو باس با ولتاژ یکسان در بخش DC. این مقاله از یک اینورتر 10 سوییچه به عنوان مبدل واسط برای ریزشبکه هیبریدی دوقطبی استفاده می کند که می تواند کارآیی، قابلیت اطمینان و کیفیت توان را در هر دو بخش AC و DC بالا برد. مبدل 10 سوییچه قیمت، حجم، و اندازه ی کمتری نسبت به مبدل های واسط سه سطحی دارد. مدولاسیون و استراتژی کنترل جدیدی برای مبدل 10 سوییچه در ریزشبکه هیبریدی دوقطبی ارایه شده که برخلاف سیستم های پیشین، نیازی به یک مبدل مجزا برای متعادل سازی ولتاژ قطب‏های باس DC ندارد. کارآیی مدولاسیون پیشنهادی و استراتژی کنترلی مبدل 10 سوییچه ارزیابی و توسط شبیه سازی‏های انجام گرفته با ساختارهای پیشین و رایج مقایسه شده است. محاسبات توان تلف شده در مبدل‏ها و مقایسه هزینه نیمه‏هادی‏های مورد استفاده در مبدل‏ها نیز انجام شده و با سه مبدل واسط دیگر مقایسه شده است تا برتری مبدل واسط پیشنهادی را نشان دهد.
    کلیدواژگان: ریزشبکه هیبریدی دوقطبی، مبدلهای قدرت AC-DC، کنترل ولتاژ لینک DC، توزیع توان
  • کامران قاسم زاده*، میلاد قهرمانی صفحات 217-226

    در مطالعه ی حاضر، عملکرد راکتور غشایی پالادیوم-نقره طی واکنش هیدروژن زدایی از سیکلوهگزان (DCH) بر پایه روش دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)، مدلسازی و شبیه سازی شده است. در سالهای اخیر، تولید هیدروژن به دلیل داشتن کاربردهای صنعتی و انرژی پاک، حایز اهمیت است. لذا فرآیند هیدروژن زدایی از سیکلوهگزان به دلیل تولید هیدروژن عاری از کرین دی اکسید و کرین مونواکسید و همچنین دارا بودن ظرفیت بالایی از هیدروژن، مورد توجه قرار گرفته است. به همین منظور یک مدل دو بعدی متقارن همدما برای راکتور غشایی پالادیمی ارایه شده است. در این راستا پس از مدلسازی و شبیه سازی عملکرد راکتور بستر ثابت و مقایسه ی نتایج آن با داده های آزمایشگاهی، مشاهده گردید تطابق خوبی (4 درصدخطا) بین نتایج تیوری و آزمایشگاهی حاصل شده است. به منظور درک بهتر از کارایی راکتور غشایی در طی واکنش DCH، تاثیر پارامترهای مختلف عملیاتی (دمای واکنش، فشار واکنش، فاکتورگازجاروبی و آرایش جریان) بر روی مفاهیم درصد تبدیل سیکلوهگزان و درصد بازیابی هیدروژن بررسی شده اند. به عنوان یک نتیجه کلی در تمامی شرایط عملیاتی، راکتور غشایی پالادیمی با جریان ناهمسو (MRC) نسبت به راکتور غشایی با جریان همسو (MR) و راکتور بستر ثابت معمولی(TR) عملکرد بهتری را نشان داده است. به عنوان مثال درصد تبدیل سیکلوهگزان با افزایش دما از 430 تا 490 کلوین، برای راکتور MRC از 4/28 تا 100 درصد، راکتور MR از 1/10 تا 75/77 و راکتور TR از 42/7 تا 29/46 افزایش یافته است.

    کلیدواژگان: مدلسازی و شبیه سازی، راکتور غشائی پالادیومی، هیدروژن زدایی، سیکلوهگزان، تولید هیدروژن
  • مصطفی سرلک*، داریوش فرهادی صفحات 229-245
    از جمله ملاحظات مهم در حفاظت مدرن خطوط انتقال، سرعت و دقت در دسته بندی نوع خطا است که تاثیر زیادی بر مدت زمان پاک شدن خطا و دقت تشخیص خطا توسط رله دیستانس، دارد. هدف از این مطالعه، استفاده از تحلیل فضای فاز و الگوریتم یادگیری درخت تصمیم برای دسته بندی نوع خطا در خطوط انتقال تک مداره بوده است. بر این اساس، الگوریتمی طراحی شده است که در آن، ابتدا سیگنال های جریان و ولتاژ سه فاز در یک سمت خط انتقال اندازه گیری و نمونه برداری می شوند. سپس، پس از تحلیل فضای فاز نمونه های جریان و ولتاژ، بردار ویژگی های آماری خروجی تحلیل مذکور محاسبه می گردد. در پایان، بردار ویژگی به مدل هوشمند از قبل آموزش داده شده، برای تعیین نوع خطای رخ داده، اعمال می شود. الگوریتم پیشنهادی بر روی شبکه نمونه و در شرایط مختلف وقوع خطا شامل مقادیر مختلف مقاومت خطا، لحظه وقوع خطا، میزان توان انتقالی بر روی خط انتقال و مکان وقوع خطا بررسی و مورد آزمایش واقع شده است. نتایج نشان می دهند که مدل هوشمند پیشنهادی می تواند نوع خطا را با طول پنجره داده پس از وقوع خطای کمتر از 2 میلی ثانیه و دقت 100 درصد تعیین نماید.
    کلیدواژگان: خطوط انتقال تک مداره، حفاظت خط انتقال، دسته بندی خطا، مدل هوشمند، تحلیل فضای فاز، درخت تصمیم ‏گیری
  • سعید حیدری ده چشمه، مجید سبزپوشانی* صفحات 247-258
    احتراق بدون شعله روشی پیش رو در جهت افزایش راندمان احتراق و نیز کاهش تولید آلاینده است. هدف از این مطالعه بررسی عددی تاثیر پارامترهای هندسی نازل های ورودی بر عملکرد احتراق بدون شعله در یک کوره نیمه صنعتی است. این پارامترها شامل فاصله نازل های پاشش سوخت و هوا و تعداد نازل ورودی سوخت می باشند. در این شبیه سازی از یک محفظه احتراق نیمه صنعتی که در صنعت ذوب آهن کاربرد دارد، استفاده شده است. مدل های k-ɛ استاندارد و مفهوم اتلاف گردابه ای به ترتیب برای مدل سازی آشفتگی و احتراق اعمال و مدل WSGGM برای محاسبه ضرایب جذب و گسیل تابش استفاده شده است. مقایسه نتایج شبیه سازی اولیه با داده های تجربی مربوط به توزیع دما و سرعت در مقاطع مختلف محفظه سازگاری مطلوبی را نشان می دهد که بیانگر صحت روش های و مدلهای بکار رفته است. هم چنین صحت مدل تابشی با بررسی حالات بدون اعمال مدل تابشی، مدل DO و مدل P1 انجام و بر اساس نتایج مدل P1 انتخاب شده است. نتایج نشان می دهند تغییر فاصله نازل های سوخت و اکسیدکننده بیشتر در ناحیه بالادست محفظه احتراق تاثیرگذار است. با فاصله گرفتن نازل سوخت از مرکز محفظه، تاثیر محصولات احتراق بازگشتی در ناحیه واکنش شدت گرفته و دمای اوج محفظه کاهش می یابد. همچنین با افزایش تعداد پاشنده ها سوخت، گرادیان دمای بیشتری در محفظه ایجاد و احتراق از حالت بدون شعله به سمت شعله ناپایدار پیش می رود. افزایش فاصله نازل ها در تعداد نازل ورودی سوخت کمتر دسترسی به حالت احتراق بدون شعله را در کوره های صنعتی بهتر کرده و میزان انتشار اکسید نیتروژن را کاهش می دهد.
    کلیدواژگان: احتراق بدون شعله، نرخ بازچرخش، فاصله نازل ها، تعداد نازل سوخت، NOx
  • اکرم ده مردان، مهدی مظاهری*، جمال محمدولی سامانی صفحات 257-272

    در پژوهش حاضر از مدل معکوس به منظور شناسایی مکان و توابع شدت منابع آلاینده نقطه ای مجهول در رودخانه استفاده گردیده است. در این تحقیق، حل معکوس معادله جابه جایی- پراکندگی با استفاده از رویکرد ریاضی انجام شده است. از اهداف اصلی این مدل، شناسایی مکان منبع آلاینده در حالت وجود چندین منبع در رودخانه بدون داشتن هیچ گونه اطلاعات پیشین از منابع در چارچوب کاملا ریاضی می باشد، به نحوی که مکان و تابع شدت هر یک منابع آلاینده فعال در رودخانه به صورت هم زمان شناسایی خواهد شد. نقطه قوت مدل معکوس ارایه شده آن است که، تنها با اندازه گیری منحنی غلظت-زمان از چند نقطه معدود، می توان مکان منبع را با بیش ترین دقت به دست آورد. همچنین، پس از یافتن مکان منبع در رودخانه، توابع شدت منابع آلاینده بازسازی می شود. صحت سنجی مدل معکوس ارایه شده توسط مثال های فرضی متعدد انجام شد. در مثال های فرضی، مکان و توابع شدت منابع آلاینده به صورت متفاوت در نظر گرفته شدند تا کارایی روش در شکل های مختلف توابع شدت مشاهده شود. از آن جا که در حالت واقعی، اندازه گیری ها دارای خطا می باشند، درصدی خطا به داده ها اضافه شد. در آخر، صحت سنجی بین حالت دقیق و نتایج حاصل شده از مدل معکوس انجام شد. در تمام موارد، نتایج مدل معکوس با دقت مناسبی قابل قبول بود.

    کلیدواژگان: بازسازی توابع شدت منابع آلاینده، شناسایی مکان های منابع آلاینده، مدل معکوس، معادله جابجایی-پراکندگی
|
  • Nader Sadeghi, Jamshid Behin * Pages 1-11
    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
  • Habiballah Sayevand *, Reza Nemati Pages 13-25
    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
  • Kamran Salehi Afshar, Arash Mirabdolah Lavasani *, Saman Abolfathi, Peyman Mobedi Pages 27-37

    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
  • Mahmood Zabihpoor *, Habib Rezaei, Meysam Khavandkar Pages 39-52
    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
  • Mohammad Naghavi, Mirali Mohammadi *, Ghorban Mahtabi Pages 53-69
    Compound channels are consisting of two hydraulic sections namely main channel and floodplain. In meandering rivers, with the passage of time and lateral movement of the meanders, the external bending progression and the sinusoidal or curvature is increased. The curvature of meandering sections can be defined by a dimensionless parameter as the sinusoidal number which is the ratio of meandering length of main channel to the floodplain length. In this research work, the hydraulic characteristics of flow including the velocity magnitude, boundary shear stress, turbulence intensity and turbulence energy of the main channel along the meandering compound channel have been investigated numerically, regarding changes in the sinusoidal ratio for six types of channels with different sinusoidal ratios. In order to investigate the effect of sinusoidal ratio in meandering compound channels on the hydraulic characteristics of the flow, the FLOW3D software is applied. Numerical simulation results show that by increasing the channel sinusoidal number from 1 to 1.641, the velocity and bed shear stress decrease and the turbulence intensity and energy increases. So that the maximum value of the above parameters occurs in the inner arc.
    Keywords: Compound Channel, Meandering, Sinusoidal No, Boundary Shear Stress, Turbulence intensity, Flow3D
  • Majid Hosseinpour *, Ali Seifi Pages 71-85
    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
  • Naeeme Bagher Rad, Javad Behnamian * Pages 87-105
    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
  • Amir Rahimimanesh, Hamzeh Amin-Tahmasbi *, Kambiz Shahroodi Pages 107-125
    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
  • Mohammadjavad Ghazi Ardakani, Majid Hosseinpour *, Mahdi Shahparasti, Mehdi Siahi Pages 127-141
    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
  • Hadi Chahkandi Nejad *, Mohsen Farshad, Ramazan Havangi Pages 143-156
    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
  • Ali Ebrahimi, Ahmad Hajipour *, Hamidreza Tavakoli Pages 157-168

    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
  • Saman Ahmadi, Iman Pourfar *, Amin Saki Pages 169-182
    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
  • Babak Ahmadpoor, Mohammad Ahmadzadehtalatapeh *, Mohammadreza Negahdari Pages 183-199

    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+
  • Parviz Najafi *, Abbas Hooshmand, Mahdi Shahparasti Pages 201-216
    Interlinking converter topology on bipolar hybrid microgrid is gaining increasing attention during last years. The heart of bipolar hybrid microgrid structure is the interlinking converter that plays the primary role in this structure. This interlinking converter has decisive tasks in the microgrid control system and controlling the dc-bus is one of the critical ones. This paper investigates application of a 10 switch inverter as an interlinking converter for a bipolar hybrid microgrid and aims to increase the power quality on both AC and DC side, and enhance efficiency in such systems. The 10 switch converter costs less in comparison to other multilevel converters and also diminishes volume and application costs. A modified modulation method and a novel control system is proposed for this converter which results in reducing computations for modulation, and adds the ability to control the dc-bus independently in unbalance dc bus conditions. Unlike conventional converters used for these microgrid types, this converter does not need any additional DC/DC converter to act as a balancer converter to balance dc-link pole voltages. The superiority of the proposed modulation and control strategy of 10 switch converter is studied in a simulation system, and the 10 switch converter results are compared to conventional topologies. The costs and semiconductor power loss of studied interlinking converters are evaluated and compared to prove the advantages of the proposed interlinking converter.
    Keywords: Bipolar Hybrid Microgrid, AC-DC Power Converters, DC-link Voltage Control, Power Distribution
  • Kamran Ghasemzadeh *, Milad Ghahremani Pages 217-226

    In the present study, the performance of the palladium-silver membrane reactor during the cyclohexane dehydrogenation (DCH) reaction is modeled and simulated based on the computational fluid dynamics (CFD) method. In recent years, hydrogen production has been important due to its industrial applications and clean energy. Therefore, the dehydrogenation process of cyclohexane has been considered due to the production of crude dioxide and crane monoxide-free hydrogen as well as high hydrogen capacity. For this purpose, a symmetric two-dimensional model is proposed for the palladium membrane reactor. In this regard, after modeling and simulating the performance of the fixed bed reactor and comparing its results with the laboratory data, a good agreement (4% error) was obtained between theoretical and laboratory results. In order to better understand the performance of the membrane reactor during the DCH reaction, the influence of various operating parameters (reaction temperature, reaction pressure, adsorption factor and flow arrangement) on the concepts of cyclohexane conversion percentage and hydrogen recovery percentage have been investigated. As a general result in all operating conditions, the PdC membrane reactor (MRC) showed better performance than the synchronous flow membrane reactor (MR) and conventional fixed bed reactor (TR). For example, the cyclohexane conversion rate increased with increasing temperature from 430 to 490 K, for MRC reactor from 28.4 to 100%, MR reactor from 10.1 to 77.75 and TR reactor from 7.42 to 46.29.

    Keywords: Modeling, Simulation, Palladium Membrane Reactor, Dehydrogenation, Cyclohexane, Hydrogen production
  • Mostafa Sarlak *, Daryoush Farhadi Pages 229-245
    Two important issues in the modern transmission lines protection are the speed and accuracy of the fault type classification, which have a great impact on the duration of fault clearing time and the accuracy of fault detection by the distance relay. The purpose of this study was to use the phase space analysis and decision tree-learning algorithm to classify the fault type in single circuit transmission lines. Accordingly, an algorithm is developed in which the three-phase current and voltage signals are measured and sampled on one side of the transmission line, firstly. Then, after the phase space analyzing of the current and voltage samples, the statistical feature vector of the output of the analysis is calculated. In the end, the feature vector is fed to the pre-trained intelligent model, to determine the type of fault occurred. The proposed algorithm has been investigated and tested on the sample network in different fault conditions, including different values of fault resistance, fault inception time, the amount of the transferred power on the transmission line, and the fault location. The results show that the proposed algorithm can determine the fault type with a length of post-fault data window less than 2 ms and accuracy of 100 percent.
    Keywords: Single circuit transmission lines, Transmission line protection, Intelligent model, Fault classification, Phase space analysis, Decission tree
  • Saeed Heydari Dehcheshmeh, Majid Sabzpooshani * Pages 247-258
    Flameless combustion is a leading way to increase combustion efficiency and reduce pollutant production. The investigation of the properties of flameless combustion in industrial furnaces needs further study.The purpose of this study is to numerically investigate the effect of geometric parameters including distance between the fuel and air injection nozzles and number of fuel nozzles on flameless combustion performance in a semi-industrial furnace.Standard k-ɛ and the eddy dissipation concept models are used to model turbulence and combustion, respectively, and the WSGGM model is used to calculate the absorption and emission coefficients. Comparison of preliminary simulation results with experimental data on temperature and velocity distribution at different cross sections shows good compatibility. The accuracy of the radiative model has been evaluated by examining the states without applying the radiative model,P1 model and DO model and based on results P1 model has been selected.The results show that changing the distance of the fuel and oxidizer nozzles is more effective in the upstream area of the combustion chamber.By removing the fuel nozzle from the center of the chamber, the effect of the return combustion products on the reaction zone intensifies and the peak temperature of the chamber decreases. Also,with the increase in the number of fuel injectors,more temperature gradient is created in the chamber and combustion from the flameless state leads to the unstable flame.Increasing the distance between the nozzles with fewer fuel nozzles improves the accessing to flameless combustion state in industrial furnaces and reduces the amount of nitrogen oxide emissions produced.
    Keywords: Flameless combustion, Recirculation rate, Nozzles distance, Number of fuel nozzles, NOx
  • Akram Dahmardan, Mehdi Mazaheri *, Jamal Mohammadvali Samani Pages 257-272

    In the present study, an inverse model was used to identify the location and functions of the intensity of unknown point sources in the river. In this research, the inverse solution of the advection-dispersion equation is carried out using a mathematical approach. The main objectives of this model are to identify the location of the pollutant in the presence of several sources in the river without any prior information from the sources in the entire mathematical framework. The strength point of the inverse model is that, by measuring the concentration-time curve from a few points, the source location can be obtained with the highest accuracy. Also, after finding the source location in the river, the functions of the intensity of the pollutant sources are restored. Verification of the inverse model provided by numerous hypothetical examples. In hypothetical examples, the location and intensity functions of the pollutant sources were considered differently so that the efficiency of the method is observed in different forms of intensity functions. Since in real mode, Measurements have errors, Error percent added to data. Finally, the verification was done between the exact state and the results of the inverse model. In all cases, the results of the inverse model were accurately acceptable.

    Keywords: Restoration of the intensity of pollutant sources, Identify the location of the pollutant sources, inverse model, The advection-dispersion equation