فهرست مطالب

Industrial Mathematics - Volume:14 Issue: 3, Summer 2022

International Journal of Industrial Mathematics
Volume:14 Issue: 3, Summer 2022

  • تاریخ انتشار: 1401/02/26
  • تعداد عناوین: 7
|
  • سید کاظم یکانی*، ابراهیم عبدی اقدم، مهرداد سرابی صفحات 259-270

    وابستگی جدی زندگی روزمره ی به خودروهای موتوری، افزایش آلودگی محیط زیست بالاخص در مناطق شهری و تقلیل منابع نفتی جهان، چالش هایی را برای اتخاذ تصمیمات مناسب بمنظور بهبود بازده، کاهش آلاینده ها، اقتصاد سوخت و انتخاب سوخت های جایگزین بوجود آورده است. در کار حاضر ایده ی فقیرسوزی بهمراه بهره گیری از حالت سوخت ترکیبی بنزین - گاز طبیعی بعنوان بهبود در توسعه ی موتورهای اشتعال جرقه ای درنظر گرفته شده است. بطور تجربی عملکرد و آلایندگی یک موتور پژوهشی تک سیلندر با استفاده از چهار ترکیب مختلف بنزین-گاز طبیعی (با سوخت غالب بنزین) بر پایه ی جرمی شامل 100%، 5/87%، 75% و 5/62%  بنزین و مابقی گاز طبیعی (نامگذاری شده بصورت G100، G87.5، G75 و G62.5 مورد بررسی قرار گرفته است. مطالعه در محدوده ی شرایط غیرکوبشی تحت شرایط فقیر با نسبت هم ارزی 9/0 و سرعت rpm 1800 در حداقل هفت آوانس جرقه دنبال شده است. از تحلیل تغییرات فشار درون سیلندری ملاحظه شد که با افزایش درصد حضور گازطبیعی در ترکیب، مقادیر انحراف معیار و ضریب تغییرات، COV، کاهش یافتند. به طور ضمنی مشاهده شد که ، برای سوخت های ترکیبی، توزیع غیر یکنواخت هر سوخت می تواند به عنوان منبع جدیدی برای تغییرات سیکلی باشد. در شرایط فقیرسوزی در نظر گرفته شده در آوانس بهینه امن، گشتاور خروجی و imep برای مخلوط های سوخت حاوی گازطبیعی قابل مقایسه با بنزین خالص است.

    کلیدواژگان: موتور اشتعال جرقه ای، ترکیب سوز، بنزین، گازطبیعی، آوانس بهینه جرقه، آلاینده، فقیرسوز
  • جعفر پورمحمود*، داود نوروزی صفحات 271-277

    تحلیل پوششی داده های کلاسیک مقادیر ورودی ها و خروجی ها را کاملا مشخص فرض میکند. در حالیکه در اغلب مسایل واقعی مقادیر دقیق ورودی ها و خروجی ها مبهم هستند. یکی از داده های مبهم داده های ترتیبی هستند. در این مقاله مدل جدیدی برای اندازه گیری کارآیی واحدهای تصمیم گیری با داده های ترتیبی ارایه میشود. ایده کلی این مدل آن است که تغییرات کارایی واحدها در ارزیابی باید به اندازه قابل کنترل مجاز باشد. بعلاوه مدل جدیدی برای رتبه بندی واحدهای کارآ بیان می شود. نتایج مدل پیشنهادی با مدل کوپر مقایسه میشود. بنابراین نمرات کارآیی حاصل از مدل پیشنهادی قابل اعتمادتر از نتایج حاصل از مدل کوپر هستند.

    کلیدواژگان: ارزیابی، تحلیل پوششی داده ها، داده های مبهم، داده های دقیق داده های ترتیبی، کارآیی، رتبه بندی
  • مهران نیک آریا*، سعید سرآبادان صفحات 279-289

    در این مقاله یک نسخه بهبودیافته از روش هم مکانی برای حل معادلات دیفرانسیل معمولی با شرایط اولیه ارایه شده است. الگوریتم پیشنهادی ما در این مقاله بر روی برخی از مسایل شرایط اولیه معروف بکار برده شده است. نتایج بدست آمده از این الگوریتم با نتایج حاصل از  الگوریتم هایهم مکانی معمولی مقایسه شده است و نتایج این مقایسه مزایا، سرعت، دقت و کارایی روش پیشنهادی را به خوبی نشان می دهد. بر اساس نتایج عددی، الگوریتم پیشنهادی از دقت و زمان اجرای بهتری نسبت به الگوریتم متداول برخوردار است.

  • رضوان محمودیه، سعید پارسا*، امیرمسعود رحمانی صفحات 291-303

    بلاک چین (BC) به دلیل تغییر ناپذیری و مزایای امنیتی و حفظ حریم خصوصی مورد توجه زیادی قرار گرفته است. BC پتانسیل رسیدگی به مسایل امنیتی و حریم خصوصی اینترنت اشیا (IoT) را دارد. از سوی دیگر، BC از نظر محاسباتی گران است، مقیاس پذیری محدودی دارد و هزینه های سربار و تاخیرهای پهنای باند قابل توجهی را متحمل می شود که آن را برای استفاده در اینترنت اشیا نامناسب می کند. در این مطالعه، ما روشی را پیشنهاد می کنیم که BC را برای استفاده در محیط IOT بهینه می کند. ما یک ساختار سلسله مراتبی ارایه می کنیم که از یک BC خصوصی برای افزایش مقیاس پذیری، کاهش سربار شبکه و تاخیر استفاده می کند. در روش پیشنهادی، دستگاه هایی با منابع سطح بالا، شبکه ای به نام شبکه همپوشانی بر روی دستگاه هایی با منابع سطح پایین ایجاد می کنند. اعضای شبکه همپوشانی BC را مدیریت می کنند. چیدمان مدیران بلوک در سطح شبکه همپوشانی دو بعدی است که تمرکز را از مدیریت IOT حذف می کند. ما از تکنیک اعتماد و رای گیری از همسایگان مستقیم برای کاهش ترافیک شبکه و هزینه های سربار استفاده می کنیم. استفاده از عواملی مانند اعتماد، تشویق و جریمه مدیران بلاک در شبکه همپوشانی، تراکنش های دقیق در IOT را تضمین می کند. ما از الگوریتم جدید احراز هویت مدیر بلوک برای احراز هویت در شبکه همپوشانی استفاده می کنیم. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی سربار بسته و تاخیر در ارایه خدمات را کاهش می دهد و مقیاس پذیری BC را در مقایسه با سیستمی که از پایه BC استفاده می کند، افزایش می دهد. علاوه بر این، از آنجا که در الگوریتم پیشنهادی، تعداد مدیران بلوک موثر در رای گیری به همسایگان مستقیم محدود می شود، میانگین زمان تایید یک بلوک به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: مقیاس پذیری، امنیت، بلاک چین، اینترنت اشیا، شبکه پوششی، مدیریت بلاک
  • سیده نسرین حسینی منفرد، محمدرضا مظفری*، محسن رستمی مال خلیفه صفحات 305-318

    تحلیل پوششی داده ها (DEA) استاندارد فرض می کند که وضعیت اندازه عملکردی از نقطه نظر ورودی یا خروجی مشخص است. با این وجود، در برخی شرایط، تعیین وضعیت یک اندازه عملکردی در شبکه دو مرحله ای آسان نیست. اندازه هایی با وضعیت نامعلوم ورودی /خروجی را اندازه های انعطاف پذیر می نامند. در همه مطالعات قبلی به طبقه بندی اندازه های انعطاف پذیر در شبکه دو مرحله ای DEA اشاره نشده بود. در این مقاله ما مدل های FNDEA را بر اساس مدل مضربی تحت بازده به مقیاس ثابت (CRS)  و بازده به مقیاس متغیر  (VRS) در ساختار شبکه دو مرحله ای کلی پیشنهاد می کنیم. مدل های ما اندازه های انعطاف پذیر را طبقه بندی می کند، که در آن هر یک از اندازه های انعطاف پذیر به عنوان ورودی یا خروجی در نظر گرفته می شود تا کارایی کلی شبکه تحت ارزیابی را به حداکثر برساند. مقاله حاضر یک روش تجزیه کارآیی جمعی را توسعه می دهد که در آن کارایی کلی به صورت مجموع وزن دار شده ای از کارایی های مراحل جداگانه بیان می شود. این روش می تواند تحت هر دو فرض CRS) و (VRS) اعمال شود. مثالهای عددی برای توضیح روش استفاده می شود.

  • داوود خدادادیان، رضا رادفر*، عباس طلوعی اشلاقی صفحات 319-337

    افزایش آلودگی زیست محیطی که موجب گرم شدن کره زمین شده است و برای سلامت انسان و تخریب محیط زیست خطرناک است، باعث نگرانی بسیاری از طراحان و مدیران زنجیره تامین شده است. هدف این پژوهش ارایه یک مدل ریاضی برای طراحی خرید، تولید و توزیع در یک شبکه زنجیره تامین چند سطحی و چند محصولی است که تاثیرات زیست محیطی و هزینه های کلی زنجیره تامین به حداقل برساند و سطح رضایت مشتری به بالاترین سطح برسد. عدم اطمینان تقاضا به خاطر نامشخص بودن سطح تقاضا به نظر مشکل ساز است. با توجه به پیچیدگی مدل ریاضی پیشنهادی و سختی های حل مسئله با روش های دقیق در اندازه بزرگ، یک NSGA II پیشنهادشده است. برای ارزیابی NSGA II پیشنهادی، 5 نمونه در اندازه های مختلف ساخته می شود و به وسیله روش محدودیت اپسیلون و NSGAII حل می شود. بر اساس نتایج به دست آمده، NSGA II پیشنهادی یک روش قابل اطمینان برای یافتن مرزهای پارتویی کارآمد در زمان قابل قبول محسوب می شود.

    کلیدواژگان: زنجیره تامین سبز، بهینه سازی چندهدفه، الگوریتم ژنتیک با مرتب سازی نا مغلوب، عدم اطمینان، محدودیت اپسیلون
  • مهدی زکیانی رودسری * صفحات 339-348

    یک مدل بستگی ممان مشروط همراه با رویکرد پیشرفته LES برای شبیه‌سازی شعله هدف کارگاه آموزشی TNF، شعله متان پایلوت Delft II، استفاده شده است. برای مدل‌سازی مقیاس‌های زیرشبکه‌ای، در این پژوهش از مدل اسماگورینکی ثابت استفاده شده است. مدل بستگی ممان مشروط مرتبه اول برای مدل‌سازی اندرکنش جریان آشفته-واکنش شیمیایی استفاده می‌شود. برای محاسبه سرعت مشروط و اتلاف اسکالر مشروط از میانگین‌گیری حجمی مشروط با هموارسازی استفاده می‌شود. برای مطالعه اثر مکانیزم شیمیایی، از دو مکانیسم مختلف واکنش متان استفاده می‌شود. اولین مکانیسم شیمیایی متان، یک مرحله‌ای با 4 گونه و 1 واکنش است. مکانیسم دوم، مکانیسم شیمیایی اسموک است که از 16 گونه و 25 واکنش تشکیل شده است. برای انتگرال‌گیری در زمان،معادلات ناویر-استوکس فیلتر شده، از یک روش پیش‌بینی‌کننده- تصحیح‌کننده دقیق مرتبه دوم زمانی استفاده می‌شود. نشان داده شده است که مکانیسم واکنش تقریبا هیچ تاثیری بر میدان سرعت و میدان‌های اسکالر ندارد. با این حال، میدان دما با استفاده از مکانیسم واکنش پیچیده‌تر تحت تاثیر قرار می‌گیرد.

|
  • S. K. Yekani *, E. Abdi ‎Aghdam‎, M. Sarabi Pages 259-270

    Strong dependence of the human’s daily life on the engine-powered vehicles, increasing environmental pollutions, especially in urban areas, and reduction of the world oil resources have challenged the energy researchers to make appropriate decisions at regional scale for selecting alternative fuels to improve the engine efficiency and fuel economy. In the current work, the lean-burn idea jointed to dual (gasoline-NG) fuel has been considered to develop the SI engines. To investigate the performance and exhaust gas emissions, experimental tests were performed using a single-cylinder research engine with gasoline-NG dual fuels, including four mass-based blends of the two fuels (G100, G87.5, G75, and G62.5 containing gasoline at 100‎‎%, 87.5%, 75%, and 62.5%, respectively, with the remaining part being composed of NG), at 1800 rpm ES and 0.9 ER under at least seven different SAs. The result showed that increasing the NG fraction in the fuel blend, both the σ and COV of imep decreased. It was implicitly observed that, for blended fuels, non-uniform distribution of each fuel can serve as a new source for cyclic variations. Under the considered lean burning condition at optimal safe SA, the imep and output torque for the gas-contained fuel blends were comparable to those obtained by the pure gasoline. Also, it was detected that an increase in the CR reduced the emitted amounts of HC and CO ‎pollutants.‎

    Keywords: Dual fuel SI engine, Gasoline, Natural gas, Optimum Spark Advance, Emissions, Lean-‎burn‎
  • J. Pourmahmoud *, D. Norouzi Pages 271-277

    Classic Data Envelopment Analysis assumes that the values of inputs and outputs are exactly determined. However, in most real-life problems, the exact values of some of the inputs and outputs are imprecise. One of such imprecise data is ordinal data. In this paper, a new model is presented for measuring the efficiency evaluation of decision making units with ordinal data. The general idea of this model is assigning real values to ordinal data with new approach. Furthermore, another new model for ranking efficient units is presented with the main idea of changes in controlled efficiency. Then, the results of proposed model are compared with Cooper model. Therefore, the efficiency scores obtained from proposed model are more realistic and reasonable than the results obtained from the Cooper's model.

    Keywords: Evaluation, Data Envelopment Analysis, Imprecise data, Exact Data, Ordinal Data, Efficiency, Ranking
  • M. Nikarya *, S. Sarabadan Pages 279-289

    In this paper an improved version of the collocation method is proposed to solve ordinary differential equations with initial conditions. Our proposed algorithm is described by applying it to some well-known IVPs. The results are compared with basic collocation algorithms to show the advantages, applicability and efficiency of the proposed method. Based on numerical results, the proposed algorithm has better accuracy and execution time.

    Keywords: IVP, Collocation Spectral algorithm, CPU time, High accuracy, Bessel functions
  • R. Mahmoudie, S. Parsa *, A. M. Rahmani Pages 291-303

    BlockChain (BC) has gotten a lot of interest because of its immutability and accompanying security and privacy benefits. BC has the potential to address the Internet of Things' security and privacy issues (IoT). BC, on the other hand, is computationally expensive, has limited scalability, and incurs significant bandwidth overheads and delays, making it unsuitable for use in the IoT. In this study, we propose a method that optimizes BC for use in IOT environment. we present a hierarchical structure that uses a private BC to increase scalability, reduce network overhead and delay. In the proposed method, devices with high-level resources build a network referred to as the overlay network on devices with low-level resources. The members of the overlay network manage the BC. The arrangement of the block managers at the overlay network level is two-dimensional which removes the focus from IOT management. We use trust technique and voting from direct neighbors to reduce network traffic and overhead costs. The use of factors such as trust, encouragement and penalty of block managers in the overlay network ensures accurate transactions in IOT. We use the new block manager authentication algorithm for authentication in the overlay network. The simulation results show that the proposed algorithm reduces packet overhead and delay in service delivery and increases the scalability of the BC in comparison to the system that uses the base BC. Furthermore, because in the proposed algorithm, the number of effective block managers in voting is limited to direct neighbors, the average time to confirm a block is significantly reduced.

    Keywords: Scalability, Security, Blockchain, Internet of Things, Overlay Network, Block Manager
  • S. N. Hosseini Monfared, M. R. Mozaffari *, M. Rostamy Malkhalifeh Pages 305-318

    In this paper we propose FNDEA models based on the multiplier model under constant returns to scale (CRS) and variable returns to scale (VRS) in general two-stage network structures to classify flexible measures, in which each one of the flexible measure is treated as either input or output to maximize the overall network efficiency of the DMU under evaluation.

    Keywords: Data Envelopment Analysis, flexible measures, CRS, VRS assumptions, General two-stage network, Classifying
  • D. Khodadadian, R. Radfar *, A. Tolooei Eshlaghi‎ Pages 319-337

    The purpose of this research is to provide a mathematical model for designing the purchase, production, and distribution in a multi-level and multi-product supply chain network such that the environmental impact and total costs of supply chain is minimized and the customers' satisfaction level is maximized. According to the results, the proposed NSGAII is a reliable method to find efficient Pareto frontiers in a reasonable time.

    Keywords: Green supply chain, Multi-objective optimization, Non-dominated Sorting Genetic Algorithm, Uncertainty, Epsilon ‎Constraint
  • M. Zakyani Roudsari * Pages 339-348

    A conditional moment closure model is adopted together with a state-of- the-art LES approach to simulate the target flame of the TNF workshop, Delft piloted methane flame III. For modeling the sub-grid scales, the constant Smagorinky model is used in this study. First order conditional moment closure is used to model the turbulence-chemistry interaction. To calculate the conditional velocity and the conditional scalar dissipation, conditional volume averaging with smoothing is used. To study the effect of the chemistry, two different methane reaction mechanisms are used. The first reaction mechanism is the one-step methane chemistry with 4 species and 1 reaction. The second reaction mechanism is the Smooke reaction mechanism which consists of 16 species and 25 reactions. A second order time accurate predictor-corrector method is used for time integration of the Favre filtered Navier-Stokes equations. It is shown that the reaction mechanisms has almost no influence on velocity and scalar fields. However, the temperature field is influenced by using a more complex reaction mechanism.

    Keywords: Turbulent Combustion, Large Eddy Simulation, Conditional Moment Closure, Nonpremixed Flame, Chemical Reaction Mechanism