فهرست مطالب

دریا فنون - سال هشتم شماره 2 (پیاپی 24، تابستان 1400)
  • سال هشتم شماره 2 (پیاپی 24، تابستان 1400)
  • تاریخ انتشار: 1400/07/06
  • تعداد عناوین: 10
|
  • مسعود شکرنژاد*، مجید یوسفی صفحات 1-10
    امرزه مزایای تجاری و اقتصادی بیشماری از اعماق دریاها و اقیانوس ها قابل حصول است. بدیهی است که در راستای بالفعل کردن هر چه بیشتر این مزایا باید بتوان به شکل برخط بر این پهنه های آبی نظارت نمود و با تصمیم گیری های مناسب بر آن ها تاثیر گذاشت. یکی از فناوری هایی که می تواند در این راستا مورد استفاده قرار گیرد، شبکه ی حسگر بی سیم زیرآبی است. با توجه به گستردگی محیط های تحت پوشش و نیازمندی هایی مثل قابلیت اطمینان بالا و تاخیر کم، طراحی بهینه این شبکه با پیچیدگی بسیاری مواجه است. هدف این پژوهش ارایه ی روشی برای طراحی بهینه یک شبکه ی بی سیم زیرآبی جهت تحقق قابلیت اطمینان قابل قبول است. ایده ی این مقاله برای کاهش پیچیدگی، تقسیم مسئله به دوقسمت و حل تکرارشونده آن است. در قسمت اول با استفاده از یک مسئله مبتنی بر برنامه ریزی خطی، یک شبکه از روترها برای پوشش کل حسگرها ساخته خواهد شد و در قسمت دوم و به شکل تکرارشونده، روترهای افزونه به شبکه ارتباطی اضافه می شوند تا شبکه به قابلیت اطمینان مورد نظر برسد. مسئله دوم ضمن متعادل کردن درجه روترها در گراف شبکه، سعی دارد بیشترین یال را به آن اضافه کند تا از این طریق قابلیت اطمینان شبکه بیشینه شود. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که روش پیشنهادی می تواند در زمانی قابل قبول، قابلیت اطمینان شبکه را به شکل قابل توجهی بهبود دهد.
    کلیدواژگان: شبکه ی حسگر بی سیم زیرآبی، طراحی شبکه، جایگذاری حسگر ها، قابلیت اطمینان، بهینه سازی، برنامه ریزی خطی
  • هادی صلواتی*، حمید ثمره، محمد زهساز صفحات 11-26
    مود دوم غالب بارگذاری در تحلیل شکست مواد هدفمند از اهمیت بالایی برخوردار هست که تاکنون به آن پرداخته نشده است. در این مقاله شکست نمونه های شیاردار vo ساخته شده از مواد هدفمند تنگستن-مس تحت بارگذاری مود دوم غالب به صورت عددی و آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. در بخش آزمایشگاهی، نمونه ها با استفاده از روش متالورژی پودر ساخته شده اند و اثر شعاع انحنا و عمق شیار با انجام چندین آزمون شکست تحت مود دوم غالب بارگذاری بررسی شده است. در بخش عددی، برای پیش بینی بار بحرانی شکست این نمونه ها تحت بارگذاری مود دوم غالب، از معیار متوسط چگالی انرژی کرنشی داخل حجم کنترل استفاده شده است. همچنین علاوه بر بررسی تاثیر شعاع انحنا و عمق شیار، اثر زاویه شیار نیز بر روی بار بحرانی شکست بررسی شده است. تطابق مناسب بین نتایج عددی و آزمایشگاهی تحقیق نشان می دهد که تیوری چگالی انرژی کرنشی به خوبی برای نمونه-های شیاردار vo ساخته شده از مواد هدفمند تنگستن مس تحت بارگذاری مود دوم غالب قابل بکارگیری است.
    کلیدواژگان: مواد هدفمند، نمونه شیاردار vo، مود دوم غالب بارگذاری، چگالی انرژی کرنشی
  • علی محمد جعفرپور، فریور فاضلپور*، سید عباس موسوی صفحات 23-35

     سهم قابل توجهی از انرژی تولیدی در وسایط نقلیه دریایی اعم از کشتی ها در بخش سرمایش و تهویه مطبوع مصرف می گردد. بنابراین لازم است تا با استفاده از روش هایی کارآمد، این مقدار کاهش یابد. یکی ازروش های نوین که برای افزایش کیفیت هوای ورودی به محیط و همچنین کاهش مصرف انرژی در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است، استفاده از خشک کن های مایع می باشد. بکارگیری خشک کن های مایع می تواند راه حل مناسبی برای کاهش مصرف انرژی مخصوصا در مناطق گرم و مرطوب باشد. استفاده از تماس دهنده های غشایی یکی از روش های مناسب برای برقراری تماس بین خشک کن های مایع و هوای مرطوب می باشد. لذا در تحقیق حاضر ابتدا با استفاده از روش جدایش فازی، غشا هایی از جنس پلی سولفون با به کار بردن دو نوع حلال مختلف اعم از حلال DMF و NMP سنتز شد و ساختار و عملکرد آن ها در فرآیند رطوبت زدایی به طور آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. بهترین بازده رطوبت زدایی برابر با 14/45 % بدست آمد که مربوط به غشای سنتز شده با استفاده از حلال DMF و ترکیب 15درصد پلیمر بود. در ادامه شرایط آب و هوایی بندر بوشهر و شناور لندینگ کرافت 1800 تنی طراحی شده توسط شرکت کشتی سازی و صنایع فراساحل به عنوان نمونه شبیه سازی شد. نتایج نشان داد که استفاده از تماس دهنده ی غشایی با ارتفاع کانال 10 میلی متر و طول غشای 644/8 متر و غشای PSU-DMF-3 در سیستم تهویه مطبوع کشتی ها، منجر به صرفه جویی انرژی به میزان 4/34 درصد شد.

    کلیدواژگان: تماس دهنده غشایی، تهویه مطبوع کشتی، شبیه سازی، صرفه جویی انرژی
  • غلامرضا صالحی*، هومان سیف، محمد وهابی صفحات 36-49

    در این پژوهش، استفاده از حرارت بازیافتی گاز خروجی موتور مولد برق یک کشتی نفتکش در سیستم تبرید جذبی آب- لیتیوم بروماید به صورت تک اثره و دواثره جهت تهویه مطبوع فضای مسکونی آن مورد تحلیل ترمودینامیکی و اقتصادی قرار گرفته است. پارامترهای ورودی مدلها با توجه به شرایط آب و هوای گرمسیری حاکم بر کشتی و کمینه حرارت قابل بازیافت از گاز اگزوز موتور، در معادلات قرار داده شده و خروجی مدلها با استفاده از نرم افزار EES محاسبه شده است. سیکل تک اثره آب- لیتیوم بروماید برای شرایط گرمسیری پاسخگوی نیاز کشتی نیست ولی سیکل دواثره با ضریب اطمینان بالایی برای تمام شرایط آب و هوایی مناسب است. در صورت استفاده از سیکل جذبی دواثره میزان هدر رفت انرژی حرارتی سوخت 92/206 گیگاژول در سال است در حالیکه این مقدار برای سیکل تراکمی 26/4762 گیگاژول در سال است. تحلیل اگزرژی انجام شده بیانگر این است که بیشترین نرخ برگشت ناپذیری در سیستم جذبی دو اثره مدل شده، مربوط به مولد دما بالا (با نرخ 94/76 کیلووات) می باشد. زمان بازیافت هزینه اولیه بالاتر سیکل دو اثره نسبت به سیکل تراکمی، 78/3 سال محاسبه شده است.

    کلیدواژگان: بازیافت حرارت، سیکل جذب تک و دو اثره، آنالیز ترمودینامیکی، مصرف سوخت
  • امین نجفی*، علی احمدی، محمدجواد عامری صفحات 50-60

    افزایش روز افزون قیمت سوخت از یک سو و آلودگی محیط دریا از طرفی دیگر طراحان و مهندسان را به سمت طراحی و بهینه-سازی بر پایه کاهش مصرف انرژی و کاهش اتلافات، هدایت نموده است به نحوی که کاهش مصرف سوخت و به دنبال آن کاهش آلودگی محیط دریا از اولویتهای بسیار مهم در طراحی شناورهای جدید و بهینه سازی شناورهای موجود است. در چرخه بهینه-سازی مصرف سوخت شناورهای دو بدنه یکی از بهترین راهبردها استفاده از هیدروفویل بین دو بدنه می باشد. شناور هایسوکت از ترکیب حروف اول عبارت (Hydrofoil Supported Catamaran) گرفته شده است و بیانگر شناوری است که از ترکیب بدنه کاتاماران و هیدروفویل هایی که در بین دو بدنه آن قرار می گیرند تشکیل شده است. این هیدروفویل ها در سرعت های بالا قسمتی از وزن شناور را تحمل کرده و باعث کاهش سطح خیس شناور می شوند. این المان با کاهش سطح خیس، درگ شناور و به طبع آن مصرف سوخت را کاهش می دهد. در این تحقیق تلاش شده است در گام اول شناور کاتامارانی که کاربری گسترده در صنایع حمل و نقل، پشتیبانی، خدماتی و نظامی دارد انتخاب شده و در ادامه با استفاده از هیدروفویل های مورد مطالعه، به بررسی تاثیر استفاده از هیدروفویل بر عملکرد هیدرودینامیکی و کاهش نیروی درگ یا افزایش سرعت شناور کاتاماران پرداخته شود.

    کلیدواژگان: شناور کاتاماران، هیدروفویل، درگ، مصرف سوخت، مقطع بهینه
  • احسان اسدی اسرمی*، محمد مونسان صفحات 61-70
    متحرکهای بی سرنشین زیرسطحی (AUVها) خورشیدی از صفحات خورشیدی برای تامین انرژی خود استفاده می کنند. از آنجا که محدودیت انرژی و توان در AUV خورشیدی بسیار مهم و حیاتی است تخمین دقیق مقاومت هیدرودینامیکی و توان مهم است. در این مقاله، محاسبات هیدرودینامیکی به روش عددی برای یک متحرک با پنل خورشیدی 50 وات ارایه شده است. برای تخمین توان و انرژی مورد نیاز باید مقاومت هیدرودینامیکی بدنه در سرعتهای مختلف بررسی گردد که از نرم افزار 18ANSYS FLUENT و بر اساس حل معادلات RANS حول بدنه شناور و مدل آشفتگی K-ω SST استفاده شده است. به منظور اعتبارسنجی روش حل و نحوه مدلسازی، مدلی از شناور زیرسطحی نوع myring که نتایج تست آزمایشگاهی آن در دسترس بودند شبیه سازی شد. تطابق مطلوبی بین نتایج حل عددی و تست آزمایشگاهی وجود دارد. همچنین این نتایج نشان داد که استفاده از روش مدلسازی آشفتگیK-ω SST یک روش ایده آل برای مدلسازی مسایل متحرک های زیرسطحی سرعت پایین است.
    کلیدواژگان: متحرک زیرسطحی، مقاومت هیدرودینامیکی، مدلسازی عددی، CFD، RANS
  • سعید کرمی*، روح الله هادی پور گودرزی صفحات 71-84

    یکی از موضوعات مهم در ارزیابی تحلیل عددی مقاومت کشتی بوسیله روش دینامیک سیالات محاسباتی، بررسی عدم قطعیت آن است که شامل مطالعه تایید و اعتبارسنجی است. در این مطالعه شناور کانتینربر کی سی اس در شرایط آب آرام و در سرعت طراحی، معادل عدد فرود 26/0 مورد شبیه سازی عددی قرار گرفت. از روش حجم محدود برای گسسته سازی معادلات ناویراستوکس و مدل توربولانسی انتقال تنش برشی استفاده گردید. سطح آزاد بوسیله روش حجم سیال و اینرسی حرکات شناور بوسیله معادلات کوپل حرکت جسم صلب با جریان مدلسازی شد. مقادیر عدم قطعیت برای مطالعه تایید و اعتبارسنجی بررسی شد. مطالعه تایید بوسیله سه حل شبیه سازی با درجه متفاوت مش ، بررسی شد. پس از مطالعه تایید مقدار عدم قطعیت روش عددی کمتر از 76/5 درصد بود و در مطالعه اعتبارسنجی، با در نظر گرفتن عدم قطعیت تست مدل، مقدار عدم قطعیت84/5 درصد به دست آمد. نتایج حاکی از دقت مناسب روش استفاده شده و شبکه بندی بود.

    کلیدواژگان: تایید و اعتبارسنجی، مقاومت شناور، دینامیک سیالات محاسباتی، عدم قطعیت، مدل SST
  • کامران کوزه گر، یوسف حسن زاده*، سید سعید اسلامیان صفحات 85-103

    تعیین فراسنج های شکافت و آب نمود حاصله به دلیل خسارت های جبران ناپذیر و آلودگی های محیط زیستی ناشی از شکست سد خاکی در اثر روگذری جریان و رگاب از اهمیت فراوانی برخوردار است. در این تحقیق با مطالعه بر روی ساختار فرسایش، فرآیندهای تاثیرگذار بر شکست سد خاکی بررسی شده و روابط تجربی برای تعیین میزان دبی اوج، ویژگی های شکافت و زمان در حالت روگذری جریان و رگاب ارایه می گردد. به منظور بررسی فرآیندهای گسترش شکافت از مدل های فیزیکی با ارتفاع و مشخصه های فنی مختلف تحت روگذری جریان در داخل مجرای آزمایشگاهی استفاده شده است. در بخش دیگر مطالعه حاضر، رابطه های تجربی جدیدی برای پیش بینی حجم فرسایش یافته (Ver) براساس ویژگی های شکافت و مشارکت منابع مختلف شامل داده های تاریخی، آزمایشگاهی و سدهای واقعی توسعه یافته است. در به دست آوردن داده های مربوط به شکافت فرضی سدهای مذکور از مدل ریاضی BREACH استفاده شده است. نتیجه های این تحقیق نشان می دهد زمان خرابی (tf) در سدهای خاکی وابستگی زیادی به ویژگی های هیدرولیکی و شکافت داشته و براین اساس، در روابط توسعه یافته جدید، tf به عنوان تابعی از ویژگی های مذکور در نظر گرفته می شود. بر اساس شاخص های کارآیی، مقدارهای ضریب تبیین (R^2) برای رابطه های پیشنهادی برای تعیین Qp در حالت های روگذری جریان و رگاب به ترتیب برابر با 0.94 و 0.91 می باشند. ضریب یادشده جهت تعیین رابطه Ver برابر با 0.98 و در تعیین رابطه های tf به ترتیب معادل با 0.85 و 0.87 محاسبه شده است. از آنجایی که آب نمود ناشی از شکست سد به هندسه و زمان تشکیل شکافت بستگی دارد، به کمک داده های آزمایشگاهی و تلفیقی از تحلیل های رگرسیونی و الگوریتم های تکاملی، آب نمود سدهای واقعی به عنوان مطالعه موردی شبیه سازی شده اند.

    کلیدواژگان: مدل های آزمایشگاهی، دبی اوج، زمان تشکیل شکافت، حجم فرسایش یافته، شبیه سازی آب نمود
  • بهروز آقایی*، افشین محسنی آراسته، کامران لاری، مسعود ترابی آزاد صفحات 104-121

    برای طراحی و ساخت سازه های ساحلی، از جمله موج شکن، پس از طراحی اولیه بر اساس روابط تجربی، انجام مدلسازی فیزیکی برای انتخاب طرح بهینه ضروری است. در این تحقیق، اثرات موج طراحی بر روی دیوار حفاظت ساحلی بندر شهید بهشتی چابهار از طریق مدل سازی فیزیکی در فلوم موج ارزیابی شد. نتایج آزمایش با استفاده از چند سنسور در مراحل مختلف مدلسازی مانیتورینگ گردید. مشخص گردید که طراحی اولیه مقاطع موج شکن سکویی، دست بالا بوده به طوری که تغییر شکلی که طبق روابط تجربی مورد انتظار بود در مدل فیزیکی ایجاد نشد، زیرا سازه پس از قرار گرفتن در معرض امواج طراحی شده هیچ تغییری نکرده است. با توجه به اینکه طراحی مقاطع این موج شکن به صورت سکویی تغییر شکل پذیر می باشد و انتظار تغییر شکل مقطع به صورت S شکل وجود دارد، در مراحل مختلف آزمایش این تغییر شکل به طور جدی و در حد انتظار رخ نداد و مقاطع مانند موج شکن توده سنگی سنتی پایدار ماند. بنابراین، با در نظر گرفتن مهندسی ارزش و به منظور کاهش هزینه پروژه ، پروژه چندین بار دوباره طراحی، مدلسازی و آزمایش شد تا بهینه ترین شرایط برای طراحی بدست آید.

    کلیدواژگان: مدل سازی فیزیکی دیوار دریایی حفاظت از ساحل، تغییر شکل موج شکن سکویی، بندر شهید بهشتی، چابهار
  • محسن فیضی*، رضا بیرانوند، مهدی دانشفر صفحات 122-134
|
  • Masoud Shokrnezhad *, Majid Yosefi Pages 1-10
    Nowadays, numerous economic benefits can be obtained from oceans and seas. It is obvious that to realize these benefits, the areas should be monitored in a real-time manner. One of the technologies that can be used in this regard is the Underwater Wireless Sensor Network (UWSN). Due to the extent of the areas targeted to cover by UWSNs and the performance goals such as high reliability and low latency, designing a communication network to collect underwater sensors data is optimally complex. This study aims to provide a way to design an overlay network of relays to achieve acceptable reliability in acceptable time. To reduce the complexity, the idea of the current work is to divide the problem into two sub-problems and solve them iteratively. In the first dub-problem, using a formulation based on linear programming, a network of routers will be built to cover all the sensors. In the second sub-problem, more routers are iteratively added to the communication network to ensure the required reliability threshold. In this sub-problem, while balancing the degree of routers in the network graph, it is aimed to maximize the number of network links. Simulations results show that the proposed method can significantly improve network reliability in acceptable time.
    Keywords: Underwater wireless sensor networks, network design, Sensor Placement, Reliability, Optimization, Linear Programming
  • Hadi Salavati *, Hamid Samareh, Mohammad Zehsaz Pages 11-26
    In this paper, the fracture of V- notches with end holes (VO- notch) in tungsten-copper functionally graded material (W-Cu FGM) under the prevalent mode II loading is studied experimentally and theoretically. W-Cu FGM specimens are made by powder metallurgy technique in the experimental part. Several fracture tests are done on VO- notched W-Cu FGM specimens under prevalent mode loading for different notch tip radii and notch depths. To predict the fracture loads of VO- notched FGM specimens under prevalent mode loading, the Averaged Strain Energy Density (ASED) over a well-defined control volume is applied in the theoretical section. Moreover, the effect of notch tip radius, notch depth and notch opening angle on the fracture loads is investigated. In addition to good agreement between the numerical and experimental results, this study shows that Strain Energy Density (SED) theory works well on VO- notched FGM specimens under prevalent mode loading.
    Keywords: Functionaly Graded Material, VO-notches specimens, Prevalrnt mode II loading, Strain energy density
  • A.M. Jafarpur, F. Fazelpur *, A .Mousavi Pages 23-35

    A significant amount of the produced energy in marine vehicles is used in the air conditioning sectors. Therefore it is necessary to reduce this amount by using efficient methods. . One of the new efficient methods is liquid desicants. Using of liquid desicants can be a good solution to reduce energy consumption, especially in hot and humid areas. The use of membrane contactors is one of the suitable methods for making contact between liquid desicant and humid air. In the present study polysulfone membranes were synthesized by phase separation method using two different types of solvents. The structure and performance of the membranes were examined thorough dehumidification process. The best dehumidification efficiency was 45.14%, which was related to the PSU-DMF-3 sample. The weather conditions in Bushehr port and the 1800-ton landing craft ship (designed by the shipbuilding and offshore industries company) as an example were used in simulation process. The results of simulation showed that by using a membrane contactor with a channel height of 10 mm and a membrane length of 8.644 m and a PSU - DMF-3 membrane in the air conditioning system of ships, the energy saving can reach to 34.4%

    Keywords: membrane contactor, air conditioning system, simulation, energy saving
  • Gholamreza Salehi *, Hooman Seif, Mohammad Vahabi Pages 36-49

    In this study, the use of exhaust heat from, flow gas of the engine of an oil tanker in the single and double absorption system, thermodynamically and economically, has been analyzed for air conditioning of its residential space. The input parameters of the models are placed in the equations according to the tropical climate of the ship and the minimum recoverable heat of the engine exhaust gas, and the output of the models is calculated using EES software. The Lithium Bromide Single Effect Cycle does not meet the ship's needs for tropical conditions, but the double effect cycle with high reliability is suitable for all weather conditions. If the absorption cycle is affected, the amount of heat dissipation of fuel energy is 206.92 GJ/year, while this value is 47762 GJ/year for the compression cycle. Exergy analysis shows that the highest irreversibility rate in the double-effect absorption system is related to the high-temperature generator (at the rate of 76.94 kW). The recovery time of the initial cost of the double effect cycle compared to the compression cycle is calculated to be 3.78 years.

    Keywords: Waste heat recovery, single, double effect absorption cycle, thermodynamic analysis, Fuel Consumption
  • Ali Ahmadi Pages 50-60

    Daily increase in fuel cost and also marine environment pollution tends designers and engineers to design and optimizebased on reducing losses and energy consumption. Reduction of fuel consumption and marine environment pollutionare categorized in high priority problems in design of new vessels and optimization of current ones. Using hydrofoilbetween two hulls is one of the best strategies in optimization cycle of fuel consumption of catamarans. HYSUCATcomes from ‘‘Hydrofoil Supported Catamarans’’ and stands for a vessel which is composed of a catamaran hull andhydrofoils mounted between two hulls. These hydrofoils tolerate part of hull weight in high speed and decrease wettedsurface of vessel. This element reduces drag of vessel and consequently fuel consumption by decreasing the wetted surface. This research deals with determination of a suitable hydrofoil section to reduce drag and increase stability of a catamaran vessel using experimental data. Full-scale foils were constructed and mounted on a vessel in continue, and itsperformance was examined in sea tests. Determining the best section and also the most suitable position for mountingthe foil is a novel study in the field of hydrodynamics of catamaran vessels.

    Keywords: catamaran vessel, Hydrofoil, Drag, Fuel Consumption, optimized section
  • Ehsan Asadi Asrami *, Mohamad Moonesan Pages 61-70
    Solar Autonomous Underwater Vehicles uses solar panels for providing energy. As limitation of energy and power in solar AUVs is strict and vital, the exact estimation of hydrodynamic resistance and power is important. In this paper, numerical hydrodynamic calculation for an AUV with 50 watts solar panels is performed. Hydrodynamic resistance in several speeds is calculated by CFD method in ANSYS FLUENT18, based on solving RANS equation and using K-ω SST turbulent method. For validation of CFD results, experimental results the Myring AUV is used and compared to numerical results. It shows a good agreement between numerical and experimental results and clears that K-ω SST turbulent method is an ideal method for simulating the low speed AUV problems
    Keywords: Underwater Vehicle, Hydrodynamic Drag, Numerical modelling, RANS, CFD
  • Saeed Karami *, Rouhollah H. Goudarzi Pages 71-84

    One of the important issues in evaluating the numerical analysis of ship resistance by the computational fluid dynamics method is to investigate its uncertainty, which includes verification and validation studies. In this study, the KCS container Ship in calm water was simulated numerically at the design speed, equivalent of Froude number 0.26. The finite volume method was used to discretize the Navier Stokes equations and the turbulence model of shear stress transfer. The free surface was modeled by the fluid volume and inertia of the ship motions using the coupled rigid-body coupling equations with fluid. Uncertainty values were assessed for verification and validation studies. The verification study was investigated by three simulation solutions with different mesh resolution . The numerical method uncertainty was less than 5.76% after the study and in the validation study, considering the uncertainty of the model test, the uncertainty was 5.84%. The results showed good accuracy of the method used and gridding.

    Keywords: Verification, Validation, Ship Resistance, Computational fluid dynamics, Uncertainty, SST Model
  • Kamran Kouzehgar, Yousef Hassanzadeh *, Saeid Eslamian Pages 85-103

    Determination of the breach parameters and resulting hydrograph of the embankment dam failure due to overtopping and piping erosion has great importance because of the significant injuries and environmental impacts. In this research, by investigations on the erosion mechanisms, the affecting processes on the embankment dam failure are examined, and empirical relationships are presented to determine the peak outflow discharge (Qp), time, and breach characteristics in the overtopping and piping failure cases. Physical models with different heights and technical specifications were constructed and failed in the experimental flume to study the breach expansion rates. In the other part of the research, new empirical relations have been developed to predict the eroded volume (Ver) based on the breach characteristics and the contribution of various resources including historical, experimental, and hypothetical failures of the real embankments. The BREACH mathematical model has been used to obtain the failure parameters related to the hypothetical breach of the recent dams. According to observations, the failure time (tf) is highly dependent on hydraulic and breach characteristics. Therefore, the tf is considered as a function of these characteristics in the proposed formulas. Based on the performance indices, the values of the determination coefficient (R^2) for the newly proposed Qp relations are equal to 0.94 and 0.91, respectively, in the overtopping and piping failures. This coefficient for the development of the Ver relationship is equal to 0.98, and for the development of tf equations are equal to 0.85 and 0.87, respectively. Since the outflow hydrograph of a breached embankment dam is largely depended on the geometry and evolution time of the breach, the failure hydrographs of real embankments are simulated using a combination of regression analysis and evolutionary algorithms as a case study.

    Keywords: Experimental models, Peak outflow discharge, Failure time, Eroded volume, Hydrograph simulation
  • Behroz Aghaei *, Afshin Mohseni Arasteh, Kamran Lari, Massoud Torabi Azad Pages 104-121

    For design and construction of coastal structures, including breakwaters, after preliminary design based on experimental relationships, it is necessary to perform physical modeling to select the optimal design. In this research, the design wave effects on the protection seawall of Chabahar’s Shahid Beheshti Port were evaluated through physical modeling in the wave flume. The results of the test were monitored by several sensors in different stages of modeling. It was revealed that the project is over-designed, since the structure underwent no changes after being exposed to the designed waves. Since the sections of this breakwater were designed in the form of reshaping berm breakwater, it was expected that it changes to S shape profile, however, it did not occur and the sections remained stable like conventional rubble mound breakwater. Thus, considering value engineering and in order to reduce the project cost, the project was re-designed, modeled, and tested several times to find the most optimized condition for the design.

    Keywords: Physical Modeling, coastal protection seawall, reshaping berm breakwater, Shahid Beheshti Port, Chabahar
  • Mohsen Feizi *, Reza Beiranvand, Mahdi Daneshfar Pages 122-134

    In this paper, an improved phase-shifted full-bridge (PSFB) dc-dc converter with coupled inductors and a current doubler rectifier (CDR) for battery charger applications in electric vehicles (EVs) is proposed. By using two coupled inductors as opposed to traditional output filter inductors, the RMS currents, the circulating current, and the voltage stresses on the secondary side are decreased. Besides, the zero-voltage-switching (ZVS) operation range is lengthened. Therefore, higher efficiencies are achieved. The two recursive inductors in the primary side have small and negligible values compared to the output inductors and, consequently, neither complex control systems nor extra components (like auxiliary circuits and active clamps) are needed. Thus, by using the proposed topology a simple structure with a simple control system will be obtained. Utilizing the proposed converter leads to reduce the RMS currents, the circulating current, and the voltage stresses on the secondary side. Besides, the cost and size of the system are not changed compared to the traditional one, as well. Moreover, the required energy for ZVS operation of power MOSFETs will be decreased which leads to higher efficiencies over a more extended operation range. Finally, the proposed and traditional converters have been simulated under the following conditions: the input voltage (150-250 V), switching frequency (200 kHz), the output voltage (75-85 V), and the output current (1.85-18.5 A). The simulation results validate the major benefits of the proposed phase-shifted full-bridge dc-dc converter over the traditional one.

    Keywords: Battery charger, Circulating Current, Current Doubler Rectifier, Phase-Shifted Full-Bridge DC-DC Converter, RMS Current, Zero-Voltage-Switching (ZVS)