فهرست مطالب

مهندسی مکانیک - سال پنجاه و دوم شماره 3 (پیاپی 100، پاییز 1401)

مجله مهندسی مکانیک
سال پنجاه و دوم شماره 3 (پیاپی 100، پاییز 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/07/10
  • تعداد عناوین: 40
|
  • ژیاوه قریشی، شهرام خلیل آریا*، صمد جعفرمدار صفحات 1-10

    استفاده از دستگاه های مولد ترموالکتریک جهت بازیافت گرمای هدر رفته گازهای احتراقی از جایگاه ویژه ای برخوردار است. در مدل پیشنهادی حاضر، آنالیز ترمودینامیکی همراه با اثر سطح مدول مولد ترموالکتریک روی مشخصات عملکردی دستگاه مطالعه شده است. جهت توسعه مدل، خواص ماده مولد ترموالکتریک وابسته به دما فرض شده است. همچنین ضریب انتقال گرمای جابجایی آب در طول کانال سرد متغییر در نظر گرفته شده است. آثار رژیم جریان آب و سطح مدول هم در جهت طولی و هم به ازای پنج مقدار مختلف از سطرهای مدول روی مشخصات عملکردی دستگاه مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاکی از آن بود که افزایش تعداد سطرهای مدول و سطح مدول باعث کاهش توان و راندمان های انرژی و اگزرژی و افزایش نرخ انهدام اگزرژی شد. همچنین سطح مدول در دو حالت مختلف بهینه سازی شده است. یکی برای دست یابی به حداکثر توان خالص و دومی برای رسیدن به  حداکثر نسبت توان خالص بیشینه به سطح انجام شد. سطح بهینه در حالت اول و دوم به ترتیب برابر با m24641/0 و m22207/0 بدست آمدند.

    کلیدواژگان: مدول مولد ترموالکتریک، توان خالص بیشینه، سطح بهینه مدول، خواص وابسته به دما، انهدام اگزرژی
  • سامان فرامرزی، سید مجتبی موسوی نائینیان*، مصطفی مافی، رامین قاسمی اصل صفحات 11-20

    هیدروژن در مقایسه با سوخت های فسیلی بدلیل ارزش گرمایی بالاتر و خروجی کربن صفر درهنگام مصرف، بسیار مورد توجه است. اقتصادی ترین روش نگه داری گاز هیدروژن مایع سازی است. در این پژوهش، گاز هیدروژن با استفاده از سرمایش چرخه پریکو و سیستم تبخیر گاز طبیعی مایع، پیش سرد شده و سپس با استفاده از چرخه سرد کننده مبرد ترکیبی مایع می شود. نوآوری این تحقیق پیشنهاد یک چرخه مایع ساز هیدروژن با کارایی بالاتر بر پایه استفاده از سرمایش سیستم تبخیر کننده گاز طبیعی مایع است، در چرخه پیشنهادی نسبت به چرخه مشابه، چرخه سرد کننده پریکو جایگزین چرخه نیتروژنی شده و در قسمت سرمایش نهایی از چرخه سرد کننده مبرد ترکیبی استفاده شده است، طراحی جدید موجب کاهش کار مصرفی در بخش فشرده سازی شده که نتیجه آن، کاهش هزینه برق مصرفی به ازای تولید یک کیلوگرم هیدروژن مایع نسبت به چرخه با مشخصات مشابه است. آنالیز انرژی، اگزرژی و اقتصادی برای چرخه پیشنهادی انجام شده است. در چرخه مایع سازی هیدروژن پیشنهادی با ظرفیت 14 تن در ساعت، مقدار مصرف انرژی ویژه 15 % و دوره برگشت سرمایه 20 % ، نسبت به چرخه با مشخصات مشابه کاهش یافته اند.

    کلیدواژگان: مایع سازی هیدروژن، تبخیر گاز طبیعی مایع، آنالیز حساسیت، مصرف انرژی ویژه، مبرد ترکیبی
  • مسعود سبزی*، رقیه کلانتری پور، احمد منشی صفحات 21-28

    در این پژوهش، تاثیر فرآیند آستمپرینگ بر تحولات متالورژیکی و رفتار خوردگی فلز جوش در اتصالات جوشکاری فولاد منگنزدار هادفیلد مورد بررسی قرار ‏گرفت. برای این منظور، ابتدا 4 عدد ورق آستنیته شده به ضخامت ‏mm‏2 از فولاد هادفیلد تهیه شده و ‏سپس برای جوشکاری از فرآیند ‏SMAW‏ استفاده ‏گردید.‏ سپس یک اتصال در شرایط جوشکاری شده باقی مانده و اتصال دیگر در دمای ‏‎°C‏1000 به مدت یک ساعت آستمپر شد. میکروسکوپ نوری برای ‏بررسی ریزساختار به کار رفت. برای بررسی فازهای تشکیل شده در ریزساختار از پراش پرتو ایکس استفاده شد. برای بررسی رفتار خوردگی فلز جوش از ‏روش های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی در محلول ‏NaCl‏5/3% استفاده شد. نتایج نشان داد که با انجام عملیات ‏آستمپرینگ، مقاومت به خوردگی فلز جوش افزایش می یابد. زیرا در اثر انجام فرآیند آستمپرینگ، عوامل تشدید کننده خوردگی (میزان رسوبات تشکیل ‏شده و تعداد مرزدانه ها) در فلز جوش اتصالات جوشکاری کاهش یافته بود.‏

    کلیدواژگان: فولاد منگنزدار هادفیلد، رفتار خوردگی، فلز جوش، اتصالات جوشکاری، فرآیند آستمپرینگ. ‏
  • مهدی اسکندرزاده*، ابولفضل توتونچی، میثم نجفی ارشادی صفحات 29-35

    اخیرا، دو طرح توسعه میادین "سپهر و جفیر" و "آبان و پایدار غرب" بر اساس قالب های جدید قراردادی شرکت نفت موسوم به (IPC)، به پیمانکاران مربوطه واگذار شده اند. با توجه به این که، این دو قرارداد اولین موارد از قراردادهای (IPC) در تاریخ ایران هستند، هنوز بسیاری از جنبه های قرارداد نیاز به بررسی و توضیح دارد. برای مثال جنبه های فنی و مدیریتی قرارداد تاکنون مورد توجه نبوده است. لذا در این مطالعه، ظرفیت های این نوع قراردادها در نظارت بر فعالیت های بازرسی فنی مورد توجه بوده است. در این مقاله ضمن بررسی جنبه های مختلف انجام بازرسی فنی از تجهیزات نفت و گازی، سطح بازرسی کارفرما بر فعالیت های پیمانکار مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. بر اساس ارزیابی های صورت گرفته به دلایلی همچون لزوم کنترل بیشتر بر هزینه کرد پیمانکار در حوزه بازرسی فنی، افزایش سطح دانش کارفرما از سوابق طراحی و اجرا و کنترل بیشتر بر مسیله مهم عدم ایجاد آلودگی زیست محیطی توسط پیمانکار، لازم است تا کارفرما به صورت مداوم بر فعالیت های پیمانکار در طول انجام قرارداد نظارت داشته باشد.

    کلیدواژگان: خرابی تجهیز، قراردادهای بیع متقابل، قراردادهای IPC، بازرسی فنی، نفت و گاز، تضمین کیفیت
  • محسن فلاح* صفحات 37-46

    با توجه به اینکه شکل و چیدمان حفره های آجر، تاثیر زیادی بر میزان انتقال گرمای نفوذی به داخل ساختمان دارد، بنابراین لازم است که مدل های مختلف این حفره ها مورد بررسی قرار گیرد. در تحقیق حاضر، به ارایه ساختار جدیدی برای سلول های آجر ساختمانی پرداخته شده و تاثیر شکل و ابعاد حفره ها بر عملکرد گرمایی آن با استفاده از روش المان محدود و روش پاسخ سطح رویه (RSM) مطالعه شده است. پارامترهای ورودی شامل مشخصات هندسی حفره ها بوده و عبور گرما به عنوان متغیر پاسخ در نظر گرفته شده است. به منظور حداقل کردن پارامتر انتقال گرما، روش RSM و المان محدود به صورت همزمان استفاده شده است. معادلات انتقال گرمای سه بعدی به صورت پایا و در نظر گرفتن سه مکانیزم انتقال گرمای رسانشی، همرفتی و تابشی حل، و توزیع دما و ضریب رسانایی گرمایی تعیین شده است. نتایج نشان می دهند که با افزایش ضخامت جداره یا با افزایش ارتفاع حفره و به طور کلی با افزایش محیط حفره می توان مقاومت گرمایی بلوک ها را افزایش داد. نتایج نشان می دهد که در بین طرح های بررسی شده، بهترین عملکرد گرمایی مربوط به نمونه HB-10 با U-value برابر 95/1 می باشد که بهبود 97% نسبت به آجر بدون حفره پیدا کرده است.

    کلیدواژگان: بلوک حفره دار، چاپگر سه بعدی، انتقال گرما، روش المان محدود، روش پاسخ رویه سطح
  • نیما تابعی، امین میرزاخانی، احمد عاصم پور* صفحات 47-55

    هدف از انجام این مطالعه، مدل سازی تست هیدروفرمینگ لوله منیزیمی و استخراج نمودار حد شکل دهی (FLD) به کمک روش المان محدود می باشد. در گام اول، مدل سازی سه بعدی المان محدود فرآیند هیدروفرمینگ لوله آلومینیوم 7020-T6 به منظور رسم نمودار FLD انجام شد. به منظور شناسایی معیار مناسب شروع گلویی شدن، چهار معیار حداکثر مقدار مشتق دوم کرنش کوچک، کرنش بزرگ، کرنش ضخامتی و کرنش پلاستیک معادل لحاظ گردید. مقایسه نتایج شبیه سازی و تجربی نشان می دهد که سه معیار حداکثر مقدار مشتق دوم کرنش بزرگ، کرنش کوچک و کرنش پلاستیک معادل معیار مناسب برای شبیه سازی هستند. پس از صحت سنجی مدلسازی فرآیند هیدروفرمینگ با نتایج تجربی برای لوله آلومینیوم 7020-T6، نمودار FLD لوله منیزیمی استخراج گردید. نتایج نشان می دهد که در بارگذاری ها با تغذیه محوری های متفاوت، زمان گلویی شدن و مقدار تنش و کرنش در لوله تغییر می کند و سبب می گردد در هر بارگذاری، کرنش های حدی مختلفی بدست آید. همچنین مطابق با نمودار FLD، هر چه نسبت تغذیه محوری به فشار داخلی بیشتر شود، نقطه بدست آمده روی نمودار FLD به سمت کرنش کوچک منفیتر کشیده میشود.

    کلیدواژگان: هیدروفرمینگ، نمودار حد شکل دهی، اجزا محدود، گلویی، کرنش پلاستیک، منیزیم
  • احمد دارابی، کرامت ملک زاده فرد*، سید مهدی نبوی صفحات 57-66

    در تحقیق حاضر برای اولین بار کمانش پوسته های مرکب دوانحنایی نسبتا ضخیم ساندویچی با هسته مشبک و رویه های تقویت شده با نانولوله های کربنی و تحت بارگذاری استاتیکی محوری به صورت تحلیلی مطالعه شده است. هسته پنل به صورت سازه مشبک و متشکل از سلول های شش ضلعی نامنظم است. با استفاده از قانون بهبود یافته مخلوط ها، خواص مکانیکی رویه های تقویت شده با نانولوله های کربنی تعیین شده است. با در نظر گرفتن شرایط مرزی مختلف، معادله کمانش با بکارگیری روش حداقل انرژی پتانسیل و نظریه مرتبه سوم ردی استخراج و با روش ناویر حل شده است. نتایج نشان می دهد که تاثیر نانولوله های کربنی بر بار کمانش، وابستگی زیادی به پارامترهای هندسی هسته مشبک دارد. با تعیین مناسب مشخصات هسته مشبک، می توان به ازای کمترین میزان نانولوله های کربنی بیشترین بار کمانش را به دست آورد. مشاهده می شود در حالت FG-V به ازای مقدار کمتر نانولوله های کربنی (05/0 کسر حجمی)، بیشترین بار کمانش حاصل می شود. همچنین، به ازایRx/Ry=2   و توزیع FG-V شرط مرزی کاملا ساده بیشترین بار کمانش را دارد و در حالتRx/Ry=2   و توزیع UD بیشترین بار کمانش برای پوسته با شرایط مرزی ساده-گیردار حاصل می شود. در این نوع پوسته ها و بر خلاف پوسته های متداول، بیشترین بار کمانش مربوط به شرایط مرزی کاملا گیردار نمی باشد.

    کلیدواژگان: پوسته دوانحنائی، پنل ساندویچی، هسته مشبک، تقویت شده با نانولوله های کربنی، بار کمانش، حل تحلیلی
  • محمد سیفی، محمد کریمی پور، نیما حسن زاده نمین، سید عبدالکریم پیمبرپور، امیرفرهاد نجفی* صفحات 58-66

    در سالیان اخیر محدودیت منابع تجدیدناپذیر انرژی و همچنین آلودگی ناشی از استفاده بی رویه آن، موجب بهره برداری از سایر منابع پاک و تجدیدپذیر از جمله پتاسیل های آبی گردیده است. گستردگی خطوط انتقال آب و همچنین فشار مضاعف موجود در آن ها به عنوان یک ظرفیت مناسب برای تولید توان الکتریکی با نصب توربین های درون لوله ای؛ می تواند از جذابیت خوبی برخوردار باشد. در این تحقیق به طراحی، شبیه سازی و بهبود عملکرد توانی این یک نوع خاص از توربین ها (برآیی) پرداخته می شود. در شبیه سازی عددی به وسیله نرم افزار تجاری ANSYS-Fluent، از حلگر سه بعدی جریان های تراکم ناپذیر و ناپایا در کنار مدل تلاطم مناسب استفاده شده است. پس از معرفی پارامترهای موثر بر عملکرد توربین، شبیه سازی عددی توربین درون لوله با شرایط هندسی و سرعت های دورانی متفاوت صورت پذیرفت. با شبیه سازی عددی هندسه های مختلف توربین و بهبود توان تولید شده توسط آن به روش سعی و خطا، نهایتا هندسه ای که در شبیه سازی های عددی دارای بهترین عملکرد بوده است، به منظور راستی آزمایی به صورت تجربی نیز مورد آزمایش قرار می گیرد.

    کلیدواژگان: توربین محور عمودی، توربین برآیی، توربین درون لوله، شبیه سازی عددی، مطالعه آزمایشگاهی، مطالعه پارامتری
  • فرید آزادی، داود اکبری* صفحات 67-75

    در این مقاله، برای بررسی و اندازه گیری تنش پسماند و تاثیرات آن بر میزان کرنش در قطعات پلیمری، از ترکیب روش انطباق تصاویر دیجیتال و روش سوراخکاری استفاده شده است. با اعمال خمش روی قطعات و اعمال جابجایی ثابت، تنش خمشی ایجاد شده و با استفاده از تجهیز ساخته شده، اندازه گیری شده است. در این راستا قطعات پلیمری از جنس پلکسی گلس با ضخامت های مختلف، تحت خمش سه نقطه ای با اندازه های مختلف مورد آزمون قرار گرفته و در نهایت نتایج بدست آمده از روش معرفی شده در این مقاله، با نتایج تحلیل نظری و شبیه سازی اجزای محدود، مقایسه و صحت سنجی شده است. مواد پلیمری مورد آزمایش به دلیل ضرایب کشسانی پایین، دارای کرنش آزاد شده ی بسیار بیشتری نسبت به نمونه های فلزی هستند و بررسی کرنش های آزاد شده در آن ها نیازمند کرنش سنج های با گستره بسیار بالاتری می باشد. بررسی نتایج نشان می دهد که ترکیب روش انطباق تصاویر دیجیتالی و سوراخکاری، قابلیت اندازه گیری تنش پسماند با دقت بالا (در حدود اختلاف کمتر از 10%) را دارا می باشد. روش به کار گرفته شده در این مقاله با برطرف کردن محدودیت های روش مرسوم استفاده از کرنش سنج، کرنش ها را در محدوده ی بسیار گسترده تری اندازه گیری می کند و جایگزین مناسبی برای روش کرنش سنجی سوراخ در اندازه گیری تنش پسماند نمونه های پلیمری خواهد بود.

    کلیدواژگان: تنش پسماند، انطباق تصاویر دیجیتالی، کرنش سنجی سوراخ، خمکاری، قطعات پلیمری، شبیه سازی اجزای محدود
  • هومن نعیمی*، محمد بهروز صفحات 77-86

    در این پژوهش با توجه به فقدان شاخص مصرف گاز برای ساختمان های روستایی تلاش شده است از طریق تحلیل مقایسه ای بین مصارف اندازه گیری شده با مقادیر بازاریابی در زمان طراحی شبکه در یکی از مناطق روستایی خراسان شمالی، درک درستی از الگوی مصرف روستایی حاصل شود. بر اساس نتایج حاصل از پژوهش مشاهده گردید که استفاده از شاخص مصرف ساختمان های شهری سبب بروز اختلاف چشمگیری در پیش بینی میزان مصرف ساختمان های روستایی خواهد شد که این میزان در ساختمان های مسکونی و مذهبی به ترتیب در حدود 47% و 52% و در ساختمان های اداری، درمانی و آموزشی با توجه به ابعاد بسیار کوچک تر آن ها در مقایسه با ساختمان های متناظر شهری به ترتیب در حدود 87%، 91% و 67% است. همچنین اختلاف بین مقدار مصرف کل ساعتی با مقدار پیش بینی شده در زمان بازاریابی در منطقه طرح حدود 50% محاسبه گردید که بیانگر پتانسیل مازاد چشمگیر قابل آزادسازی در بخش روستایی است. در نهایت بر مبنای داده های اندازه گیری شده روابطی برای پیش بینی بیشینه مصرف گرمایشی ساعتی ساختمان های روستایی برحسب کمینه دمای مطلق محیط و شاخص های مصرف جدیدی برای ساختمان های روستایی پیشنهاد گردید.

    کلیدواژگان: شاخص مصرف، گاز طبیعی، ساختمان روستایی، الگوی مصرف، شبکه خطوط لوله، راهکارهای اصلاحی
  • بهناز پارساجو، مصطفی رحیمی، محمد وجدی* صفحات 87-94

    در تحقیق حاضر به بررسی افزایش انتقال گرمای همرفتی از یک صفحه مسطح که در آن یک تیغه نازک با سرعت معینی در مجاورت صفحه در حال دوران است پرداخته شده است. برای انجام این پژوهش عددی از روش حجم محدود با تعریف مش لغزنده و مرز رابط به منظور لحاظ نمودن حرکت دورانی تیغه در درون دامنه ی محاسباتی استفاده شده است. معادلات بقای جرم، اندازه حرکت و انرژی به صورت دوبعدی و گذرا برای جریان هوا با خصوصیات فیزیکی ثابت توسط نرم افزار Fluent حل شده و جزییات میدان های جریان و دما ایجاد شده در قسمت بالای صفحه استخراج شده است. عدد رینولدز دورانی تیغه در محدوده 5460 - 1365 تغییر داده شده و پارامتر بی بعد فاصله قایم انتهای تیغه از صفحه به طول تیغه(d/D)  در محدوده 420/0 - 105/0 مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشانگر بهبود انتقال گرما با افزایش سرعت دورانی تیغه مخصوصا در سمت مقابل تیغه بوده در حالی که تاثیر پارامتر d/D تنها در ناحیه محدودی از مرکز صفحه محسوس بوده و با افزایش آن عدد ناسلت محلی در آن ناحیه اندکی کاهش یافته است.

    کلیدواژگان: افزایش انتقال حرارت، روش فعال، تیغه دورانی، صفحه مسطح، شبیه سازی عددی، روش حجم محدود
  • مجتبی شیخی ازغندی، حسین صفایی فر* صفحات 95-103

    هدف از مقاله حاضر کاهش ارتعاشات آزاد یک سیستم مکانیکی با طراحی بهینه نسبت جرمی یک میراگر غیرخطی به نام میراگر ضربه ای است. میراگر ضربه ای شامل تعدادی جرم متصل به سیستم اصلی است که توانایی حرکت در یک محفظه بسته تعبیه شده را دارد و باعث کاهش دامنه سیستم اصلی از طریق انتقال حرکت را دارد. بر اساس تحقیقات انجام شده تاکنون، میراگر ضربه ای دارای عملکرد بهتری در کاهش ارتعاشات نسبت به میراگرهای خطی است. مهمترین عامل در عملکرد بهینه این میراگر، انتخاب نسبت جرمی است. با توجه به پیچیدگی و حجم محاسبات زیاد برای تحلیل چگونگی رفتار یک میراگر ضربه ای، در این پژوهش از روش بهینه سازی ترکیبی فراکاوشی برای تعیین نسبت جرمی بهره گرفته شده است. با مقایسه نتایج روش بهینه سازی مذکور و طراحی اولیه، قدرت و کارایی بالای روش ارایه شده جهت طراحی میراگر مشهود است. طراحی بهینه پارامترهای مسیله توانسته میزان دامنه ارتعاشات سیستم اصلی را در کمتر از 2 ثانیه تا مقدار 5 درصد دامنه اولیه کاهش دهد. استفاده از میراگر ضربه ای بهینه انرژی سیستم را نیز به میزان بیش از 90 درصد کاهش داده است.

    کلیدواژگان: ارتعاشات آزاد، میراگر ضربه ای، نسبت جرمی، بهینه سازی، روش فراکاوشی، نیروهای اینرسی
  • کمیل نوزاد، سید مجتبی واردی کولایی*، مصطفی نظری صفحات 105-114

    مدل سازی ریاضی سیستم های بیولوژیکی یکی از مطلوب ترین روش ها برای مطالعه این پدیده های زیستی می باشد. توسعه ی مدل های ریاضی برای شبیه سازی، کنترل و پیش بینی پدیده ها همواره اهمیت داشته است. از جمله مزایای استفاده از مدل های ریاضی، کاربرد آن ها در بهینه سازی می باشد. مساله درمان سرطان به عنوان یک مساله کنترل بهینه با هدف کاهش غلظت سلول های سرطانی در بازه زمانی درمان می باشد. در حل این مساله موضوع مهمی که در مطالعات قبلی در نظر گرفته نمی شد، غلظت داروی مصرفی بود، که به طور قابل توجهی بر سلامت بالینی بیماران تاثیر می گذاشت. با توجه به این موضوع، مطالعه حاضر با هدف به دست آوردن یک پروتکل بهینه تجویز دارو با حداقل رساندن غلظت سلول های سرطانی و حداقل رساندن غلظت دارو انجام گرفت. حل این مساله چندهدفه برای اولین بار با الگوریتم بهینه سازیNSWOA  انجام شده و نتایج با الگوریتم NSGA-II مقایسه شدند. منحنی جبهه پارتو به دست آمده از هر دو الگوریتم، مجموعه ای از بهینه ترین راه حل ها را ارایه می دهد که با توجه به معیارهای انتخابی درمان، یکی از این نقاط به عنوان پروتکل تجویز دارو انتخاب می شود. مقایسه ی نتایج نشان می دهد الگوریتم NSWOA توانمندی بسیار خوبی در حل این مساله بهینه سازی دارد.

    کلیدواژگان: مدل ریاضی، سرطان، بهینه سازی چندهدفه، شیمی درمانی، الگوریتم NSGA-II، الگوریتم NSWOA
  • مسعود حاج صادقی، علی مددی*، سحر نوری صفحات 115-123

    در پژوهش حاضر به بهینه سازی هندسه پروفیل پره ی روتور 67 ناسا با هدف کاهش افت فشار و با حفظ زاویه چرخش جریان در مقاطع مختلف پرداخته شده است. این روش بهینه سازی از تلفیق یک روش تعریف هندسی، یک حل کننده عددی جریان و روش های بهینه سازی عددی بهره گرفته است. فرایند بهینه سازی با ایجاد تغییراتی در خط انحنا، توزیع ضخامت و محل بیشینه ضخامت ایرفویل، انجام شده است. هندسه ایرفویل توسط الگوریتم بی اسپلاین ساخته شده است و طول وتر، ضخامت در نقاط ابتدایی و انتهایی و زاویه خط انحنا در نقاط ابتدایی و انتهایی بعنوان قیود هندسی و چرخش جریان و میزان دبی ورودی بعنوان قیود جریانی اعمال شده است. در نهایت از بین هندسه های تولید شده برای هر مقطع از پره، هندسه ای که دارای بهترین عملکرد می باشد، انتخاب می شود و جایگزین مقطع اصلی می گردد. سپس به منظور اثر بخشی روش بهینه سازی، در نمونه ی اول دو مقطع بهینه را جایگزین کرده و در نمونه ی دوم، سه مقطع بهینه جایگزین شده است. بعد از جایگذاری مقاطع بهینه، به کمک حل عددی جریان در پره های تغییر شکل یافته، میزان راندمان، نسبت فشار و دبی جرمی با پره ی اصلی در نمودار عملکردی مقایسه می گردد. در نمونه ی اول میزان راندمان 48/0 درصد افزایش داشته است، اما دبی خفگی کاهش پیدا کرده است. در نمونه ی دوم میزان بهبود راندمان 41/0 درصد است در حالیکه ظرفیت دبی عبوری نیز بهبود پیدا کرده است.

    کلیدواژگان: بهینه سازی، پروفیل پره کمپرسور، الگوریتم ژنتیک، دینامیک سیالات محاسباتی، بی اسپلاین، چرخش جریان
  • مسعود فصیحی، محمدجواد ناطق* صفحات 125-134

    مواد سخت ماشینکاری شونده ای مثل فولاد سخت شده و سوپر آلیاژها بدلیل خصوصیات فیزیکی نظیر نرخ استحکام به وزن بالا، مقاومت به خوردگی عالی، مقاومت خزش و خستگی خوب و دمای کاری بالا، مواد شناخته شده و پرکاربردی در صنعت هایی از جمله هوا-فضا، پزشکی، دریایی و غیره می باشد که ماشینکاری آن ها همواره از دغدغه های اصلی در کاربرد این مواد بوده است. در این مقاله قابلیت ماشینکاری ماده CK45  سخت شده در 4 فرآیند تراشکاری سنتی، به کمک گرما دهی القایی، به کمک ارتعاش فراصوتی و تراشکاری ترکیبی گرم و فراصوتی تحت آزمایش و مقایسه قرار گرفته است. روش گرما دهی در این مقاله از نوع القایی می باشد که طراحی و ساخت آن هزینه بسیار پایین تری در مقایسه با تامین تجهیزات گرما دهی دیگر از جمله لیزر یا قوس پلاسما و ایمنی بالاتری در مقایسه با روش شعله آتش یا کوره المنتی دارد. نتیجه حاصله عبارت از این است که تراشکاری ترکیبی گرمایی و فراصوتی بیشترین بهبود کیفیت سطح و کاهش نیروهای برشی را در مقایسه با دیگر روش های مورد آزمون ارایه می دهد. همچنین بررسی نحوه تشکیل براده نشان می دهد که بیشترین تاثیرپذیری کیفیت سطح مربوط به تراشکاری ترکیبی گرمایی و ارتعاش فراصوتی می باشد.

    کلیدواژگان: گرمای القایی، ارتعاش فراصوتی، تراشکاری ترکیبی، کیفیت سطح، شکل گیری براده، نیروی برشی
  • محمد شعا، پیمان شاهی*، سید کاوه هدایتی، محمدرضا ابراهیمیان صفحات 135-143

    امروزه استفاده از کامپوزیت های چوب-پلاستیک به دلیل مزایای خاص در کاربرد های مختلفی گسترش یافته است. با این وجودکاربرد آن ها در تولید قطعات ساختاری به دلیل ضعف در خواص مکانیکی آن ها با محدودیت روبرو است. در این پژوهش از روش تولید کامپوزیت های میکروفایبری جهت تقویت استفاده شد که در آن پلی آمید (PA) به عنوان فاز دوم، مورفولوژی میکروفایبر را در زمینه اصلی پلی اتیلن (PE) در شرایط فرآیندی خاص با کشش رشته خروجی از دهانه اکسترودر تشکیل می دهد. سپس در مرحله دوم تولید، قطعات نهایی در دمای زیر دمای ذوب فاز PA برای حفظ مورفولوژی میکروفایبر و اثر تقویت کننده قالب گیری شدند. زمینه اصلی پلی اتیلن (PE) بوده و پلی آمید (PA) به میزان 20 درصد وزنی به عنوان فاز دوم استفاده شده است. نسبت کشش در سه سطح 1:1، 1:3 و 1:5 متغییر در نظر گرفته شد. میزان ذرات چوب و الیاف کربن نیز به ترتیب برابر با 20 و 10 درصد وزنی است. بدست آمده، با افزایش نسبت کشش، استحکام کششی تا 20%  افزایش یافته است. همچنین استحکام کششی کامپوزیت چوب - پلاستیک هیبریدی با پلی آمید و الیاف کربن نسبت به کامپوزیت پلی اتیلن-چوب افزایش 14 درصدی داشته است.

    کلیدواژگان: کامپوزیت چوب پلاستیک، زمینه پلی اتیلن، پلی آمید، الیاف کربن، کامپوزیت های تقویت شده هیبریدی، میکروفایبر
  • علی خوش نژاد، رضا ابراهیمی*، غلامحسین پوریوسفی صفحات 145-154

    در این مطالعه به شبیه سازی عددی اثرات نامطلوب انسداد جریان چرخشی در یک روتور کمپرسور محوری سرعت پایین و تاثیر اعمال عملگرهای پلاسمایی به عنوان یک روش کنترل فعال در کاهش این ناپایداری های جریان، پرداخته شده است. در ابتدا، اثر انسداد جریان چرخشی تحت زاویه 5± و 10± درجه، هم جهت و خلاف جهت دوران روتور، بر عملکرد روتور مورد ارزیابی قرار گرفته است. در ادامه با استفاده از شبیه سازی اثرات دینامیک سیالاتی عملگرهای پلاسمایی، تاثیر این روش در کاهش اثرات نامطلوب این نوع از انسداد جریان ارایه شده است. وجود انسداد جریان چرخشی هم جهت با جهت دوران روتور موجب کاهش ضریب افزایش فشار روتور می گردد و این در حالی است که جریان چرخشی خلاف جهت دوران روتور با کاهش حاشیه واماندگی همراه بوده است. اعمال عملگرهای پلاسمایی با اصلاح زاویه جریان ورودی به پره، موجبات کنترل جریان و افزایش حاشیه واماندگی را به همراه دارند. در شرایط انسداد جریان خلاف جهت دوران روتور به میزان 5 درجه، عملگرهای پلاسمایی علاوه بر جبران اثرات نامطلوب انسداد جریان، موجب افزایش حاشیه واماندگی به میزان 3/1درصد شده است.

    کلیدواژگان: کمپرسور محوری، انسداد جریان چرخشی، عملگر پلاسمایی، کنترل فعال جریان، شبیه سازی عددی، گردابه نشتی نوک
  • محمدباقر امیری، مرتضی یاری، فرامرز رنجبر، فرزاد محمدخانی* صفحات 155-164

    پیل سوختی همراه با شعله نوع جدیدی از پیل سوختی اکسید جامد است که با شعله سوخت غنی برای تولید توان ادغام شده است. در این مقاله از پیل سوختی اکسید جامد همراه با شعله برای تولید توان استفاده شده و مدلسازی این پیل در نرم افزار EES انجام گرفته است. مدل شامل معادلات بقای جرم، انرژی و واکنشهای شیمیایی و الکتروشیمیایی است. تحلیل پارامتری پیل سوختی نشان می دهد که با افزایش نسبت هم ارزی از 2/1 تا 8/2، بازده پیل سوختی از 21/4 تا 23/18 درصد تغییر می کند. در این مطالعه از چرخه برایتون فوق بحرانی کربن دی اکسید تراکم مجدد برای بازیابی گرمای خروجی پیل بهره برده شده است. برای بهینه سازی این چرخه گرمایی از پارامترهای نسبت فشار کمپرسور و کسر تقسیم جریان استفاده شده است که در نسبت فشار بهینه، بازده ها برای دماهای ورودی توربین 15/583، 15/823 و 15/923 کلوین به ترتیب 56/31، 95/47 و 69/52 درصد بدست آمده است. نتایج نشان می دهد که بازده چرخه ترکیبی بهبود یافته و برای 8/2  بازده از %23/18 به %95/26 رسیده است.

    کلیدواژگان: پیل سوختی اکسید جامد، پیل سوختی همراه با شعله، متان، کربن دی اکسید فوق بحرانی، چرخه برایتون، بازیابی گرمای اتلافی
  • رسول محبی*، سحر حقیقی خلیل آباد، مسعود محبی صفحات 165-172

    در مطالعه حاضر، انتقال گرمای همرفت طبیعی در یک حفره U شکل چین دار بررسی شده است. برای حل معادله بقای جرم (پیوستگی)، معادله بقای اندازه حرکت خطی (معادله مومنتوم) و معادله انرژی از روش المان محدود استفاده شده است. صحت روش مورد استفاده با نتایج موجود بررسی گردیده و تطابق بالایی میان آن ها به دست آمده است. جریان سیال دوبعدی و آب نیز به عنوان سیال عامل در حفره انتخاب شده است. اعداد رایلی مختلف (103 - 106) و دیواره های چین دار، متغیر های تاثیرگذار بر میدان های جریان و انتقال گرما می باشند. نتایج به صورت کانتور سرعت، جریان سیال، دما و عدد ناسلت متوسط بیان شده است. نتایج به دست آمده نشان دهنده این است که با افزایش عدد رایلی، آهنگ انتقال گرما افزایش می یابد که بیشترین مقدار آن برابر 43/76 در عدد رایلی 106 است. همچنین در یک عدد رایلی ثابت، حفره صاف میزان آهنگ انتقال گرما بالاتری دارد و بیشترین مقدار افت انتقال گرما در حفره دو طرف چین دار اتفاق می افتد.

    کلیدواژگان: انتقال گرمای همرفت طبیعی، روش المان محدود، حفره U شکل، چین دار طرفین، چین دار مثلثی
  • مجید یساقی، مهدی کریمی*، علی گرمرودی اصیل، جلال جوادنژاد صفحات 173-182

    در این پژوهش، پایداری کمپرسور C-2102 پتروشیمی خراسان در شرایط کنترل اجتناب از جهش ناگهانی و با هدف کاهش مصرف انرژی، مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. اجتناب از جهش ناگهانی، یکی از روش های رایج برای مقابله با پدیده جهش ناگهانی است که با جلوگیری از افت جریان در ورودی کمپرسور، مانع بروز جهش ناگهانی می گردد. در مقاله پیش رو، با بررسی شرایط عملیاتی و منحنی های عملکرد کمپرسور، سه نوع سیستم اجتناب از جهش ناگهانی طراحی شده است که با اندازه گیری سرعت عملیاتی، جریان حجمی و فشار ورودی به کمپرسور، نقطه عملیاتی کمپرسور را در فاصله ایمن تا خط جهش ناگهانی حفظ می کنند. مطابق نتایج، اگر جریان ورودی تا میزان 10 درصد به صورت پله افت کند، سیستم کنترل جهش ناگهانی مانع نزدیک شدن به شرایط جهش ناگهانی می گردد و اگر اغتشاش به صورت تابع شیب وارد شود، سیستم کنترل عملکرد بهتری دارد و حتی در صورت افت40 درصدی جریان، نقطه عملیاتی کمپرسور در ناحیه پایدار حفظ می شود. در شرایطی که سیستم کنترل اجتناب از جهش ناگهانی فعال باشد، امکان افزایش فشار ورودی به کمپرسور وجود خواهد داشت که موجب کاهش توان مصرفی کمپرسور به میزان 20 درصد خواهد گردید.

    کلیدواژگان: شبیه سازی دینامیکی، جهش ناگهانی، کمپرسور گریز از مرکز، کنترل جهش ناگهانی، پایداری کمپرسور، صرفه جویی انرژی
  • امیرمحمد ناظری، امیرمهدی تحسینی* صفحات 183-187

    در تحقیق حاضر، جدیدترین ایده پیشنهاد شده به منظور کاهش نیروی پسا در پرواز ماوراء صوت با استفاده از شبیه سازی عددی مورد مطالعه دقیق قرار گرفته است. اساس روش مذکور، استفاده از ماده ای انرژی زا به عنوان پوشش سطح دماغه جسم بوده که تحت تاثیر دمای بالای هوا در اطراف ناحیه سکون در حین پرواز، طی واکنش با هوا و با آزادسازی انرژی، منجر به دورتر شدن موج ضربه ای از دماغه و کاهش نیروی پسا خواهد شد. اطلاعات ارایه شده در مورد این روش محدود بوده و بر اساس بررسی های انجام شده قبل، بعضا تناقضاتی در این اطلاعات مشاهده و گزارش شده است. بررسی های قبل، متمرکز بر فیزیک این فرایند و تاثیر روش در میزان افزایش فاصله موج ضربه ای از دماغه بوده و به تاثیر این روش در میزان کاهش نیروی پسا نپرداخته اند. در این تحقیق، تمرکز اصلی بر روی تغییرات نیروی پسای جسم بوده و با استفاده از فرضیات مناسب، تاثیر روش در میزان کاهش نیروی پسا مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که بر خلاف ادعای ارایه دهندگان این روش، میزان کاهش نیروی پسا قابل توجه نبوده و لذا در کنار اثرات منفی جنبی آن، باید بر اساس ملزومات طراحی و به منظور کاربرد، با دقت بیشتری مورد ارزیابی قرار گیرد.

    کلیدواژگان: کاهش نیروی پسا، پرواز ماوراء صوت، شبیه سازی عددی، پوشش انرژی زا، روش نوین، جریان آشفته
  • محمدرضا نجفی، سعید محجوب مقدس* صفحات 189-198

    در مقاله حاضر، پاسخ های دینامیکی یک نمونه سورتمه جرم متغیر که تحت نیروهای متغیر پیشرانش، برآ، پسا و اصطکاک است، موردبررسی قرار می گیرد. ابتدا با ارایه مدلی کامل از اجزای مختلف سامانه سورتمه، معادلات حاکم بر مسیله استخراج و از روش فضای حالت استفاده می شود. در ادامه، نیروهای متغیر اعمالی وارد بر مدل سورتمه طراحی شده، استخراج می شوند. جهت صحت سنجی نتایج روش تحلیلی، فرکانس های طبیعی مدل آزمایشگاهی سورتمه به صورت تجربی به دست آورده می شوند. فرکانس طبیعی اول و دوم سورتمه به ترتیب 8/12 و 4/21 هرتز به دست آمد که تطابق خوبی با نتایج تحلیلی داشت. نتایج نشان می دهد که در اثر اعمال اغتشاش به سورتمه، میراگرها 40 درصد از ارتعاشات را میرا می کنند. همچنین در تمامی حالات، میزان نوسان کفشک عقب از کفشک جلو بیشتر است که دلیل آن تاثیر اغتشاش کفشک جلو روی کفشک عقب است. از طرفی نیروهایی متغیر اعمالی جابجایی سورتمه را 10 درصد افزایش می دهند.

    کلیدواژگان: سورتمه، پاسخ دینامیکی، کفشک، آنالیز مودال، فرکانس طبیعی، نیروهای متغیر
  • معین طاهری*، پیمان کریمی، حسن مرادزاده صفحات 199-206

    مطالعه ی مواد در فرآیند نانوجابه جایی در دو فاز و با هدف بررسی حرکت ذره قبل از شروع حرکت و بعد از آن، صورت می پذیرد. بررسی های صورت گرفته بر روی ذراتی همچون طلا در فاز نخست انجام شده و نیرو و زمان بحرانی برای این ذره با توجه به شرایط مختلف محیطی و هندسی محاسبه شده است. به منظور تکمیل فرآیند در این مقاله جابه جایی ذره ی طلا در فاز دوم مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق مدل سازی حرکت به صورت سه بعدی انجام شده و حرکت ذره در سطوح زبر و صاف مورد مشاهده قرار گرفته است. در نهایت با استفاده از نتایج حاصل از مدل سازی و جابه جایی ذره ی طلا با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی و با توجه به وجود پستی و بلندی ها در ابعاد نانو، نتایج نشان دهنده ی جابه جایی بیشتر در سطوح صاف نسبت به خشن بوده و همچنین با توجه به بررسی حرکت در دو راستای x و y، جابه جایی در راستای y بیشتر بوده است. از دیگر نتایج محاسبه شده در این تحقیق، می توان به بررسی پارامترهای سطح و هندسه ی ذره ی طلا اشاره نمود.

    کلیدواژگان: جابه جایی سه بعدی، نانوذره ی طلا، میکروسکوپ نیروی اتمی، سطوح زبر، فاز دوم، هندسه ی ذره
  • وحید پویافر*، مسعود خوش خبر قراملکی، رامین مشک آبادی صفحات 207-216

    در این تحقیق، از روش فرآوری پودری نیمه جامد برای ساخت نانوکامپوزیت Al7075-CNT استفاده شد. تاثیر متغیرهای فرآیند شامل مدت زمان نگهداری تحت فشار، دمای نیمه جامد و میزان فاز تقویت کننده CNT بر ریزساختار و سختی نمونه ها بررسی شد. نتایج نشان داد که سختی نانوکامپوزیت 1%-CNT از آلیاژ پایه بیشتر است اما سختی نمونه 2%-CNT بین آلیاژ پایه و آلیاژ 1%-CNT قرار گرفت. مدت زمان اعمال فشار و دمای نیمه جامد تاثیر محسوسی بر سختی نمونه ها نگذاشت. پرس کاری در دمای 620 درجه سلسیوس به مدت 10 دقیقه به عنوان متغیرهای مناسب انتخاب گردیدند. ریزساختار نمونه ها نشان داد که در آلیاژ 1%-CNT، فاز تقویت کننده در زمینه آلومینیومی کاملا نفوذ کرده و برخلاف نمونه 2%-CNT تجمعی از نانوذرات CNT در سطح نمونه وجود ندارد. بررسی کمی نتایج نشان داد که درصد مناسب از CNT دارای بیشترین تاثیر بر مقدار سختی است. افزایش دما از 600 به 620 درجه سلسیوس به میزان 10 درصد و افزایش مدت زمان اعمال فشار از 5 به 15 دقیقه نیز به میزان ناچیز دو درصد سبب افزایش سختی نمونه های 1%-CNT نسبت به نمونه های آلیاژ پایه شده است.

    کلیدواژگان: فرآوری نیمهجامد پودری، نانوکامپوزیت Al7075-CNT، نانولوله کربنی، فاز تقویت کننده، سختی، ریزساختار
  • محمد نوابی*، احمد ابراهیمی صفحات 217-226

    پدیده تلاطم سیال در مخزن فضاپیما باعث ناپایداری و خارج شدن وضعیت آن از حالت مطلوب می گردد. این مسیله به ویژه در حین انجام مانور مداری از اهمیت بالایی برخوردار است. به طوری که عدم توجه به آن منجر به شکست ماموریت فضایی خواهد شد. در این مقاله برای اولین بار از مدل دو توپ پالسی متحرک برای مدل سازی تلاطم سوخت در مخزن نیمه پر فضاپیما استفاده شده است و همچنین برای اولین بار، برای کنترل همزمان وضعیت فضاپیما و تلاطم سوخت از طراحی سه کنترلگر کلاسیک، کنترلگر تنظیم کننده بهینه و کنترلگر غیرخطی بر پایه لیاپانوف استفاده شده است. تلاطم سوخت با استفاده از مدل دوتوپ پالسی مدل سازی و معادلات دینامیکی کل سیستم با استفاده از معادلات انرژی لاگرانژ استخراج شده است. مانور فضاپیما و حرکت توپ های پالسی در صفحه در نظر گرفته شده و در نتیجه سیستم کوپل شده فضاپیما و دو توپ پالسی دارای پنج درجه آزادی خواهد بود. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهند که مدل سازی ارایه شده برای تلاطم و کنترلگرهای طراحی شده برای کنترل همزمان تلاطم و وضعیت فضاپیما دارای عملکرد بسیار خوبی می باشد.

    کلیدواژگان: تلاطم سوخت، مدل دوتوپ پالسی متحرک، طراحی کنترلگر، مانور مداری، وضعیت فضاپیما، کنترل غیرخطی
  • حسین امیری* صفحات 227-236

    در این تحقیق یک دستگاه آب شیرین کن جدید، به نام آب شیرین کن شیب دار (آبشاری) بهبودیافته، برای شیرین سازی آب های شور با استفاده از انرژی خورشیدی ارایه شده است. این آب شیرین کن از اضافه کردن یک چگالنده جداگانه ولی یکپارچه به یک آب شیرین کن شیب دار استاندارد به وجود آمده است. فضای چگالنده از طریق دو فاصله هوایی در پایین و بالای صفحه جاذب به قسمت تبخیر آب شیرین کن مرتبط است. گردش هوا بین دو قسمت به صورت طبیعی (جریان آزاد) صورت می گیرد. به منظور مقایسه و ارزیابی عملکرد آب شیرین کن جدید، یک آب شیرین کن استاندارد نیز با همان مشخصات و ابعاد ساخته شد. آب شیرین کن های ساخته شده در چند روز از فصل بهار (روزهای 11 و 12 خرداد) و چند روز از فصل پاییز (روزهای 10 و 11 مهرماه) مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج آزمایش نشان می دهد که آب شیرین کن بهبودیافته عملکرد بهتری نسبت به آب شیرین کن استاندارد داشته است به طوری که آب شیرین تولیدی توسط این آب شیرین کن بین 76 تا 127 درصد بیشتر از آب شیرین تولیدی توسط آب شیرین کن استاندارد می باشد. بیشینه میزان آب شیرین تولیدی این دستگاه در هرروز برحسب مترمربع مساحت اشغال شده توسط آب شیرین کن برابر 57/4 لیتر می باشد.

    کلیدواژگان: انرژی خورشیدی، آب شیرین کن بهبودیافته، چگالنده خارجی، گردش طبیعی، شیب دار، حوضچه ای
  • حجت طائی*، رضا غلامیان، علی فتاحی صفحات 237-246

    شناسایی سیستم به منظور استخراج مدل دینامیکی و ریاضی یک سیستم به کمک داده های آزمایش به کار برده می شود. چنانچه سیستم مورد بررسی هواپیما باشد، این فرایند شناسایی سیستم هواپیما نام می گیرد که از آن، جهت تخمین مشتقات کنترل و پایداری هواپیما استفاده می شود. روش حداقل مربعات یکی از روش های مورد استفاده در حوزه زمان و فرکانس جهت تخمین پارامترهای هواپیما است. در این مقاله شناسایی سیستم و تخمین ضرایب آیرودینامیکی هواپیمای F-16 با استفاده از روش حداقل مربعات و رویکرد خطای معادله انجام می گردد. از این رو تمرکز اصلی بر روی فرمول بندی مدل آیرودینامیکی برای تخمین ضرایب مجهول و ناشناخته با استفاده از روش حداقل مربعات است. در این راستا شبیه سازی شش درجه آزادی غیرخطی هواپیمای F-16 انجام شده و با استفاده از نتایج آن، شناسایی سیستم و تخمین تابع تبدیل کانال عرضی-سمتی و سپس، تخمین ضرایب نیرو و ممان های آیرودینامیکی کانال عرضی-سمتی هواپیما با استفاده از رگرسیون حداقل مربعات انجام شده و نتایج آن تحلیل می گردد. یافته های بدست آمده نشان می دهد که مدل سازی و تخمین ضرایب صورت گرفته تطابق بسیار خوبی با داده های مدل شبیه سازی داشته و می تواند برای مطالعات بعدی از جمله اهداف کنترلی مناسب باشد.

    کلیدواژگان: شناسایی سیستم، تخمین پارامتر، شبیه سازی، حداقل مربعات، خطای معادله، هواپیمای F-16
  • نیلوفر رمرودی، فرزاد آیت الله زاده شیرازی*، مریم مهنما، مهران خانلقی صفحات 247-252

    در این مقاله، کنترل یک مکانیزم منعطف شامل دو عملگر پیزوالکتریک بررسی می شود که قابلیت حرکت در مقیاس میکرونی در دو جهت X و Y را داراست. کاربرد این مکانیزم در میکروسکوپ نیروی اتمی برای حرکت دادن نمونه در مسیرهای مشخص و اسکن سطح نمونه است. هدف این تحقیق کاهش میزان خطای حرکتی و بهبود قابلیت دنبال کردن مسیر در مکانیزم است. ابتدا به معرفی مکانیزم منعطف مدنظر و ویژگی های آن پرداخته می شود. پس از معرفی هیسترزیس و مدل های ریاضی آن، با استفاده از الگوریتم ازدحام ذرات پارامترهای مدل هیسترزیس به دست آمده و در انتها پس از شناسایی مدل ریاضی پیزوالکتریک، یک کنترل کننده انتگرالی-تناسبی برای سیستم حلقه بسته پایدار طراحی می شود که خطای ردیابی کمتر از 1/0 درصد حاصل شده است.

    کلیدواژگان: الگوریتم PSO، عملگر پیزوالکتریک، کنترل کننده PI، مکانیزم منعطف، هیسترزیس
  • سید علیرضا ذوالفقاری*، پیمان ابراهیمی ناغانی، مهدی معرفت صفحات 253-261

    در این پژوهش، تاثیر پوشش ناحیه پا بر احساس حرارتی موضعی و کلی افراد تحت یک سیستم تهویه انفرادی در محیط اداری به صورت آزمایشگاهی بررسی شده است. براین اساس، احساس حرارتی کلی و موضعی افراد به ازای دو حالت جانمایی دریچه (روی میز و زیر میز) و دو حالت پوشش (A:پوشش اداری متداول با مقاومت حرارتی 0.58clo و B:پوشش مشابه ولی فاقد کفش و جوراب) در سه حالت دمای ورودی مختلف (16، 24 و C32°) مورد ارزیابی قرار گرفته است.نتایج نشان داد که پوشش ناحیه پا می تواند تاثیر قابل ملاحظه ای بر احساس حرارتی افراد داشته باشد. ضمن اینکه عدم وجود پوشش ناحیه پا، پراکندگی شاخص احساس بخش های مختلف بدن را افزایش می دهد. بطوریکه اختلاف میان احساس حرارتی بخش های مختلف بدن در شرایط پوشش A و قرارگیری دریچه روی میز حدود 0.5 است؛ درحالیکه این میزان در شرایط پوشش B و جانمایی دریچه زیر میز به حدود دو برابر و مقدار 1 می رسد. همچنین، نتایج نشان داد اگر دمای ورودی C16° باشد ویا افراد فاقد پوشش در ناحیه پا باشند، نمی توان از نارضایتی حرارتی افراد جلوگیری کرد.

    کلیدواژگان: سیستم تهویه انفرادی، احساس حرارتی موضعی، پوشش پا، جانمایی دریچه، احساس کلی، نارضایتی حرارتی
  • علی محمودلو* صفحات 263-269

    در این مقاله با استفاده از مدل های مختلف بازترکیب حاملین، اثرات پارامترهای اساسی بر عملکرد سلول های خورشیدی آلی نامتجانس و همچنین انتقال بار مورد بررسی قرار گرفته است. برای شبیه سازی این فرآیندها، دراین بخش بااستفاده ازحل خودسازگارمعادلات سوق-پخش ومعادله پواسون وهمچنین استفاده ازمدلهای مختلف بازترکیب ازطریق روش اجزاءمحدود،پارامترهای اساسی سلولهای خورشیدی آلی توده ای باساختار P3HT:PCBM موردمطالعه قرارگرفته است. در بیشتر مدل ها و مطالعات نظری ارایه شده، ناحیه فعال در سلول های خورشیدی آلی را به صورت ذاتی فرض می نمایند حال آنکه این فرض برای مطالعه و بهینه سازی آنها دارای اشکالاتی می باشدو می بایست سهم آلاییده کردن پلیمرها برای مطالعه بهتر، در نظر گرفته شود. ساختار مورد مطالعه در شکل 3 نشان داده شده است. این ساختار شامل ناحیه فعال با ساختار توده ای P3HT:PCBM به ضخامت 100 نانومتر می باشد.

    کلیدواژگان: سلول خورشیدی نانوساختار پلیمری، مدل سوق و پخش، ترابرد بار، بازترکیب حاملین بار، اپتوالکترونیک، ادوات الکترونیکی نوری
  • یاشا حسن زاده، سید علی علوی فاضل*، ضحی عزیزی، سید محسن پیغمبرزاده، علیرضا عظیمی صفحات 271-278

    الگوهای جریان مایعات غیرقابل امتزاج همچنان مورد توجه تحقیقات علمی بی شماری می باشد. این  به این دلیل است که مایعات با خاصیت های مختلف رفتارهای متفاوتی تحت شرایط عملیاتی متفاوت  نشان می دهند. در این مطالعه، آزمایش ها در لوله افقی آکریلیک به طول m 6، قطر mm  20و با استفاده از روغن (لزجت cp 67و چگالیg/cm3872/0) و آب (لزجت cp   1و چگالی g/cm3 898/0) انجام شد. سرعت های سطحی آب و روغن به ترتیب در محدوده m/s 2/1-18/0m/s 95/0-18/0قرار دارند. در جریان دوفازی  الگوی جریان ورقه ای ، الگوی جریان حبابی ، الگوی جریان مداوم ، الگوی جریان حلقوی ،الگوی جریان پراکنده آب در روغن ، الگوی جریان پراکنده روغن در آب در شناسایی شد.  در این پژوهش از روغن با لزجت بسیار بالا استفاده شده که شناسایی و معرفی  الگوهای جریان همچنین تاثیر لزجت بر آن از نکات قابل توجه می باشد . مقایسه الگوهای جریان در این تحقیق) روغن با لزجت بسیار بالا) با کارهای گذشته(روغن با لزجت های پایین تر) نیز از نتایج حایز اهمیت این پژوهش به حساب می آید.

    کلیدواژگان: الگوی جریان، لزجت بالای روغن، لوله افقی، داده تجربی، جریان دو فازی، آب و روغن
  • محمد سندانی، مهدی قبیتی حسب*، علی حیدری مقدم صفحات 279-285

    در این تحقیق، فولاد کم آلیاژ 70X با فرآیند جوشکاری قوس الکتریکی تنگستن - گاز (GTAW) به فولاد زنگ نزن دوفازی 2304 با استفاده از فلز پرکننده ER316L، متصل گردید. هر یک از پارامترهای جریان زمینه، جریان بیشینه، فرکانس و درصد زمان روشن بودن پالس در سه سطح تغییر داده شدند. ریزساختار، خواص مکانیکی (کشش، ضربه، سختی)، سطوح شکست و مقاومت به خوردگی فلز جوش نمونه های مختلف بررسی گردیدند. بر اساس مشاهدات میکروسکوپ نوری ریزساختار فلز جوش شامل فاز غالب آستنیت به همراه فریت اسکلتی می باشد. اگر چه در تست کشش به دلیل گسیخته شدن نمونه ها از سمت فولاد زنگ نزن 2304 خواص کششی نمونه ها نزدیک به هم هستند لیکن افزایش جریان زمینه، کاهش جریان بیشینه، ‏افزایش فرکانس و کاهش درصد زمان روشن بودن پالس، سختی و چقرمگی اتصال را افزایش می دهد. مشاهدات میکروسکوپ الکترونی روبشی سطح شکست فلز جوش نشان داد که شکست از نوع مختلط (نرم/ ترد) است. جوشکاری با جریان پالسی در مقایسه با جریان مستقیم، مقاومت فلز جوش در برابر خوردگی را بهبود می بخشد.

    کلیدواژگان: جوشکاری قوس الکتریکی تنگستن - گاز، فولاد زنگ نزن، فولاد کم آلیاژ، ریزساختار، خواص مکانیکی، مقاومت به خوردگی
  • حسن اطهری*، احمد نقی لو، سجاد امامی، حسن زینالی، وحید عبدالهی صفحات 287-296

    ریز مخلوط کن هاها  در علم ریز سیال نقش بسیار پر رنگی را ایفا می کنند. این ابزار در شاخه های مختلفی همچون پزشکی، صنایع غذایی، هسته ای و صنایع شیمیایی کاربرد گسترده ای دارند. حصول کیفیت اختلاط بالا در این مخلوط کن ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. دو روش کلی برای افزایش کیفیت اختلاط در ریز مخلوط کن هاها مطرح می شود: روش های فعال که با بهره گیری از فاکتورهای خارجی از قبیل میدان های الکتریکی و مغناطیسی در صدد افزایش کیفیت اختلاط برمی آیند و روش های غیرفعال که بدون صرف نیرو و انرژی خارجی و صرفا با استفاده از تغییرات ساختاری ریز مخلوط کن ها سبب ارتقا کیفیت اختلاط می گردند. روش های غیرفعال به دلیل هزینه جاری کم و عدم استفاده از قطعات متحرک طرفداران زیادی دارند. ایجاد موانع در مسیر حرکت سیال یکی از این روش هاست. در این مقاله ریز مخلوط کن های با هندسه مستطیلی در نظر گرفته شده است که با بهره گیری از موانع دایروی شکل سعی می گردد کیفیت اختلاط افزایش یابد. برای در نظر گرفتن این موانع پنج نقطه در نظر گرفته شده است که موانعی دایره ای با پنج قطر مختلف در این پنج مکان قرار می گیرند. شایان ذکر است مطالعه حاضر شامل مدل سازی عددی است و به سبب وجود عدم قطعیت در نتایج عددی به دست آمده، مدل سازی در فضای فازی می تواند نتایج مطلوب تری را بدست آورد. نوآوری کار، ارایه روشی برای جانمایی بهینه موانع با داده های فازی است که بر اساس آن بتوان آرایش موانع مختلف را در ریز مخلوط کن ها به صورتی به دست آورد که بالاترین کیفیت اختلاط حاصل گردد. نتایج نشان می دهد که المان با قطرهای 20/0، 15/0، 25/0، 30/0 و 10/0 میلی متر را در چینش چپ به راست (بالادست به پایین دست) در پنج موقعیت تعیین شده بایستی قرار گیرند. با این ترکیب کیفیت اختلاط نسبت به حالت پایه 467 درصد افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: ریز مخلوط کن ها، کیفیت اختلاط، تخصیص بهینه فازی، داده های فازی، دینامیک سیالات محاسباتی
  • فریده سلیمیان ریزی، شهرام طالبی*، مهدی محمدی صفحات 297-305

    اگزوزوم ها عامل اصلی سرطان هستند و جدا کردن آنها از خون می تواند در تشخیص بیماری موثر باشد. ابعاد اگزوزوم ها بسیار کوچک است بنابر این جدا کردن آنها کار بسیار حساسی است. در گذشته بیشتر از سانتریفیوژهای دور بالا برای این کار استفاده می شد اما عیب این روش آن بود که سرعت بالای این سانترفیوژها باعث از بین رفتن و تغییر شکل اگزوزوم می شدند، همچنین تجهیزات استفاده شده بسیار گران قیمت بودند. یکی از محبوب ترین روش ها که اخیرا برای جدایش ذرات ریز مقیاس استفاده می شود و به نسبت روش ارزان تر و ساده تری محسوب می شود، القای بار الکترو سینتیک است. مقاله حاضر به بررسی جداسازی ذرات با استفاده از جریان مستقیم و روش القای بار الکترو سینتیک پرداخته است و بازه ذرات جدا شده بین µm1 تا nm10 است. زمانی که کانال تحت تاثیر میدان الکتریکی قرار می گیرد، گردابه هایی در اطراف آن تشکیل می شود که از این گردابه ها برای به دام انداختن  ذرات و جدا کردن آنها از سیال استفاده شده است. نتایج نشان داده اند که ذرات با بازده 100% از سیال جدا شده اند، همچنین در این مطالعه مدلی برای جدا سازی هم زمان ذرات µm5 و nm100 از یکدیگر با بازده 100% ارایه شده است. مدل ارایه شده در این مطالعه یک کانال مستطیلی است که در داخل آن یک مانع مستطیلی تعبیه شده و در نرم افزار المان محدود Comsol شبیه سازی شده است.

    کلیدواژگان: ذرات زیستی، القای بار الکتروسینتیک، به دام انداختن ذرات، جریان مستقیم، الکترواسموسیس، میکرو و نانو ذرات
  • آرش رحمانی رضاییه* صفحات 307-316

    در این مقاله به بررسی جامع انتشار موج در یک نانوتیر دوار ویسکوالاستیک که در بر روی یک بستر ویسکوالاستیک نیز قرار گرفته، پرداخته شده است. در مطالعه حاضر از روش غیرمحلی عمومی به جهت قابلیت آن در انعکاس رفتارهای نرم شونده و سفت شونده مواد مختلف که نقش بسزایی در افزایش دقت تحلیل انتشار موج در یک ماده دارد، استفاده شده است. برای این منظور، ابتدا با توجه به نظریه تیر تیموشنکو و مدل ویسکوالاستیک سازه ای کلوین-ویت و استفاده از روش همیلتن، معادلات حرکت نانوتیر بر روی بستر ویسکو الاستیک وینکلر-پاسترنیک استخراج گردیده و سپس به کمک روش تحلیلی نتایج عددی لازم برای تحلیل انتشار موج طولی، پیچشی و عرضی محاسبه شده اند. بدلیل ماهیت نظریه غیرمحلی عمومی و برخلاف نظریه غیرمحلی ارینگن، معادلات حرکت استخراج شده شامل دو فاکتور غیرمحلی برای تخمین صحیح رفتار انتشار موج می باشد. همچنین تاثیر اثرات فاکتورهای غیرمحلی، سرعت زاویه ای دوران نانوتیر دوار و ضرایب استهلاک سازه و بستر بر روی فرکانس های انتشار انواع موج به ویژه امواج پیچشی و عرضی مورد بررسی جامع قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: انتشار، موج، غیرمحلی، کلوین - ویت، نانوتیر، دوار
  • میثم آتش افروز*، یعقوب دکمایی، طاهره اسدی صفحات 317-326

    در پژوهش حاضر، اثرات تابش گرمایی بر جریان همرفت اجباری نانو سیال در یک محفظه ذوزنقه ای شکل مورد بررسی قرار می گیرد. این محفظه دارای دو دیوار جانبی شیبدار و دو مجرای ورودی و خروجی مستقل است. برای مدل سازی دیوارهای شیبدار این محفظه، روش بسیار دقیق و کارآمد انسداد بهبود یافته بکار گرفته می شود. معادله انرژی در این مطالعه، شامل هر سه مکانیزم انتقال گرمای رسانشی، همرفتی و تابشی است. برای محاسبه اثرات مکانیزم انتقال گرمای تابشی در این معادله، از تقریب روزلند استفاده می شود. نانو سیال مورد مطالعه در این تحقیق، نانو سیال آب-اکسید مس بوده که برای محاسبه خواص ترمو فیزیکی آن، اثرات حرکت براونی نیز در نظر گرفته شده است. اثرات متقابل پارامتر تابش و درصد حجمی نانو ذرات اکسید مس بر رفتارهای گرمایی جریان سیال با رسم نمودارهای دمای بی بعد در محفظه و توزیع عددهای ناسلت همرفتی، تابشی و کل روی دیوار پایینی آن، مورد بررسی قرار می گیرند. از نتایج این پژوهش به خوبی مشخص است که بیشترین مقدار آهنگ انتقال گرمای کل روی دیوار پایینی محفظه مورد مطالعه، مربوط به حالت  و  است.

    کلیدواژگان: تابش گرمایی، همرفت اجباری، تقریب روزلند، نانو سیال، حرکت براونی، محفظه ذوزنقه ای شکل
  • جابر ابوئیان*، احمد سوهانکار صفحات 327-336

    در مطالعه‎ی حاضر، مشخصات جریان اطراف دو استوانه ی مربعی بلند در آرایش اریب با زاویه a = 45° در فواصل مختلف در عدد رینولدر Re = 750 به کمک آزمایش آشکارسازی جریان بررسی شده است. در کنار بررسی‎ کیفی خطوط دود، نتایج کمی مانند زاویه‎ی جدایی جریان، عرض دنباله و فرکانس ریزش گردابه برای هر استوانه به‎دست آمد و رفتار جریان برای فواصل مختلف دو استوانه در سه الگوی جریان تک جسم، الگوی جریان شکافی متناوب و الگوی جریان متناوب دسته‎بندی شد. در الگوی جریان تک جسم، ریزش گردابه تنها از لایه‎های خارجی هر دو استوانه رخ می‎دهد و یک مکانیزم ریزش گردابه قابل تشخیص است. در الگوی جریان شکافی متناوب، ریزش گردابه از لایه‎های برشی خارجی هر دو استوانه هر کدام با دو فرکانس مشابه اتفاق می‎افتد. همچنین، ویژگی اصلی الگوی جریان متناوب این است که ریزش گردابه‎های کارمن و ناپایداری‎های کلوین هلمهولتز از لایه‎های برشی داخلی و خارجی هر استوانه فرکانسی یکسان و متفاوت با استوانه‎ی دیگر دارد.

    کلیدواژگان: جریان اطراف دو استوانه، آرایش اریب، ریزش گردابه، آشکار سازی به کمک دود، الگوهای جریان
  • فتح الله طاهری بهروز*، حمیدرضا قدیری گرجان، سید محمدنوید قریشی صفحات 337-346

    کامپوزیت های زمینه پلیمری با وجود داشتن استحکام و مدول ویژه بالا در مقایسه با مواد سنتی در راستای عمود بر صفحه خواص مکانیکی شان ضعیف می باشد. این نوع سازه ها در برخی کاربردهای صنعتی به صورت مداوم در معرض چرخه گرمایی قرار می گیرند. در این پژوهش، تاثیر 200 چرخه گرمایی سرمایش-گرمایش در محدوه دمایی 30- تا 65+ درجه سلسیوس بر چقرمگی شکست کامپوزیت های کربن اپوکسی بررسی شده است. نمونه های کامپوزیت ی از لایه های پارچه کربن و رزین اپوکسی ساخته شده و آزمایش های چقرمگی شکست نمونه تیر دولبه ای یک سرگیردار (DCB) و نمونه خمشی با شکاف انتهایی (ENF) انجام شده است. نمونه های ساخته شده بعد از قرارگیری در معرض 200 چرخه گرمایی سرمایش-گرمایش آزمایش شده و چقرمگی های استخراج شده با نمونه های مشابه بدون قرار گرفتن در معرض چرخه گرمایی مقایسه شده اند. نتایج آزمایشگاهی در نمونه های مد اول و دوم نشان دادند که چرخه گرمایی،  چقرمگی شکست شروع تورق را به ترتیب 7/5 و 5/15 درصد نسبت به نمونه های بدون چرخه گرمایی کاهش داده است. همچنین سطح ترک با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی تصویربرداری شده و مکانیسم رشد ترک در نمونه های بدون چرخه و تحت چرخه گرمایی مورد مقایسه و تحلیل قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: چقرمگی شکست بین لایه ای، چرخه گرمایی، تیر دولبه ای یک سر گیردار، نمونه خمشی با شکاف انتهایی، کامپوزیت
  • وحید نوروزی فرد*، محمدعلی موفق پور صفحات 347-356

    در این مقاله، روش جدیدی برای حل مسایل وارون گرمایی با استفاده از روش رگرسیون خوشه ای معرفی شده است. به منظور ارزیابی کارایی این روش در حل مسایل وارون گرمایی غیرخطی، دو مطالعه موردی در این مقاله انجام شده است که اولی تخمین ضریب انتقال گرمای همرفت آزاد یک میله مسی افقی و دومی تخمین ضریب انتقال گرمای یک میله کونچ شده در سیال با استفاده از تاریخچه دمایی میله هستند. برای تولید داده های ورودی از معادلات حل مستقیم انتقال گرمای میله و معادله تجربی چرچیل-چو استفاده و جهت آزمودن حساسیت روش به خطای تصادفی داده های ورودی، نویز مصنوعی با توزیع نرمال به نتایج دمای حل مستقیم اضافه شده است. نتایج روش رگرسیون خوشه ای با نتایج روش تخمین تابع متوالی و شبکه عصبی مقایسه شده اند. در مورد مسیله اول کمترین جذر میانگین مربعات خطای روش رگرسیون خطی، تخمین تابع متوالی و شبکه عصبی به ترتیب برابر 0129/0، 1231/0 و 0217/0 و برای مسیله دوم مقادیر 844/8، 09/54 و 634/71 بدست آمد.  روش حاضر پتانسیل استفاده در حل مسایل وارون گرمایی با کمترین خطا و  به صورت برخط را دارد.

    کلیدواژگان: انتقال گرما، روش وارون، رگرسیون خوشه ای، یادگیری ماشین، تخمین تابع، همرفت آزاد
  • علی صالحی، آرمین رحمت فام*، محمد زهساز، فرید وکیلی تهامی صفحات 357-366

    یکی از مهم ترین مباحث در مبحث پلاستیسیته، محاسبه خواص سخت شوندگی مواد جهت انجام تحلیل های عددی می باشد. علی الخصوص هنگامی که بارگذاری به صورت چرخه ای اعمال می شود و مقدار بارگذاری فراتر از حد الاستیک ماده مربوطه می باشد، در این حالت بررسی خواص سخت شوندگی سینماتیکی به دلیل لحاظ کردن اثر بوشینگر بسیار اهمیت می یابد. از آنجایی که به دست آوردن ضرایب مربوط به خواص سخت شوندگی مواد به روش دستی، علاوه بر دشواری، دارای مشکلات و محدودیت های بسیار از لحاظ احتمال ایجاد خطا میباشد، به همین دلیل ارایه یک کد کامپیوتری، در این زمینه جهت محاسبه این خواص بسیار ارزشمند خواهد بود. در این پژوهش برای اثبات درستی ضرایب سخت شوندگی محاسبه شده، یک مقاله تجربی شامل لوله زانویی شکل تحت فشار داخلی به همراه خمش های چرخه ای و با جنس فولاد ضدزنگ 304LN که کرنش های پیش رونده در آن اتفاق می افتد، پس از محاسبه ضرایب سخت شوندگی مربوط به جنس مربوطه به دو روش دستی و کد نویسی که در تحلیل های عددی به این ضرایب نیاز می باشد، تحت صحت سنجی قرارگرفته است. درنهایت نتایج عددی با نتایج تجربی مقایسه شده که حاکی از قابل قبول بودن کد نوشته شده و دقت بسیار بالای آن است.

    کلیدواژگان: سخت شوندگی ایزوتروپیکی، سخت شوندگی سینماتیکی، اثر بوشینگر، کرنش های پیش رونده
|
  • Zh. Ghoreishi, Sh. Kalilarya*, S. Jafarmadar Pages 1-10

    The use of thermoelectric generators has a special place in recovering the waste heat of combustion gases. In the proposed model, a thermodynamic analysis with the effect of the thermoelectric generator module area on the performance characteristics of the device was studied. To develop the model, the properties of the thermoelectric generator were assumed to be temperature dependent. The convective heat transfer of water in the cold channel was also considered as variable. The effects of water flow regime and the module area were investigated both in the longitudinal direction and for five different values of the module rows on the functional characteristics of the device. The results showed that increasing the number of module rows and module area decreased the power and efficiency of energy and exergy and increased the rate of exergy destruction. The module area is also optimized in two different cases. One was done to achieve the maximum net power and the second to achieve the maximum ratio of maximum net power to the area module. The optimal area in the first and second cases were 0.4641m2 and 0.2207m2 , respectively.

    Keywords: TEG, Maximum net power, Module optimum area, Temperature dependent properties, Exergy destruction
  • S. Faramarzi, S. M. Mousavi Nainiyan*, M. Mafi, R. Ghasemiasl Pages 11-20

    Using Hydrogen instead of fossil fuels has grown significantly due to its high energy density and zero carbon emission during consumption. The most economical method of storing hydrogen is liquefaction. In this study, after pre-cooling by the cold energy of the PRICO and liquefied natural gas (LNG) regasification systems, hydrogen gas enters the next stage and it liquefies by a mixed refrigeration cycle. The novelty of this cycle is based on the new design of a high-efficiency hydrogen liquefaction cycle which is using the cold energy of a LNG regasification process, in turn, results in less power consumption in the compression part and also less cost of power consuming for one kilogram of liquid hydrogen compared to that for a similar cycle. Energy, exergy, and economy analyses are implemented to investigate the proposed cycle. In the proposed hydrogen liquefaction cycle with the capacity of 14 tons per hour, the specific energy consumption (SEC) 15 % and payback period 20% decreased in comparison to the similar cycle.

    Keywords: Hydrogen Liquefaction, LNG Regasification, Sensitivity Analysis, Specific Energy Consumption, Mixed Refrigerant
  • M. Sabzi*, R. Kalantaripour, A. Monshi Pages 21-28

    In this study, the effect of austempering process on the metallurgical transformations and corrosion behavior of weld metal in Hadfield manganese steel welding joints was investigated. For this 4 purpose, initially austenitized sheets with thickness 2mm prepared from Hadfield steel and then SMAW process was used for welding. Then one joint remains in welded condition and other joint were austempered at temperature 1000°C for one hour. Evaluation of the microstructures was conducted by optical microscopy. X-ray diffraction was used for the analysis of phases formed in the microstructure. For evaluation of weld metal corrosion behavior, potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy methods were used in the 3.5% NaCl solution. The results showed that with austempering treatment, increased corrosion resistance of the weld metal. Because the effect of austempering process, corrosion aggravating factors (amount of sediments and the number of grain boundaries) decreased in the welding joints weld metal.

    Keywords: Hadfield manganese steel, corrosion behavior, weld metal, welding joints, austempering process.1
  • M Eskandarzade Asl*, A. Tutunchi, M Najafi Ershadi Pages 29-35

    Recently, two development projects for the "Sepehr and Jufair" fields and "Aban and Paydar Gharb", have been handed over to their respective contractors under the new petroleum contract type so called the IPC (Iran Petroleum Contracts). Given that these two contracts are the first of their kind in the history of Iran, many aspects of the contract still need to be examined and explained. The legal aspects of the contract have been studied by various researchers, but the technical and managerial aspects of the contract have not been considered so far. Therefore, in this study, the capacities of this type of contract to monitor technical and engineering activities in the field of technical inspection and shortcomings in this regard have been considered. This article answers the question based on financial and environmental risk criteria, whether it is essentially necessary to conduct a technical inspection of the employer in this type of contract or not? Also, the level of required client surveillance on the contractor's activities in this type of contract has been discussed.

    Keywords: : Buyback contracts, IPC contract, Technical inspection, Oil, Gas, Quality assurance
  • M. Fallah Pages 37-46

    The shape and arrangement of holes in bricks has a great effect on the rate of penetration heat transfer in the building. In the present study, a new structure has been proposed for building brick cells and the effect of the shape and dimensions of the cavities on its thermal performance has been studied using the finite element method and the surface response method (RSM). The input parameters include the geometric characteristics of the cells and the heat transfer performance is considered as the response variable. In order to minimize the heat transfer parameter, the RSM method and the finite element are used simultaneously. The threedimensional heat transfer equations are solved by considering the three mechanisms of conduction heat transfer, convection and radiation, and temperature distribution and heat transfer coefficient are obtained. The results show that by increasing the thickness of cells and the length of the cell and in general by increasing the perimeter of the cells, the thermal resistance of the blocks can be increased. The results show that among the studied designs, the best thermal performance is related to HB-10 sample with U-value equal to 1.95 which has improved 97% compared to brick without cavity.

    Keywords: Hollow block, 3D printer, heat transfer, finite element method, surface response method
  • N. Tabei, A. Mirzakhani, A. Assempour * Pages 47-55

    The main objective in this study is to model the hydroforming process for Mg tube and obtain the forming limit diagram (FLD) using finite element method. In the first step, three -dimensional finite element modeling of hydroforming process of AL-7020-T6 tube was performed to plot FLD. In order to identify the appropriate criterion for the onset of necking, the hydroforming process modeling was performed by considering the four criteria including of the second derivative of minimum principal strain, maximum principal strain, thickness strain and equivalent plastic strain. Comparison between simulation and experimental results indicated that the second derivative of minimum principal strain, max principal strain and equivalent plastic strain were appropriate criteria for simulation. After validation of the hydroforming process modeling with experimental result, the FLD of the Mg tube was extracted. The results show that in the loading with different axial feeding, the necking time and the amount of stress and strain change. Therefore, various limit strains are obtained by changing the loading conditions. Also, according to the FLD, the higher ratio of axial feed to internal pressure causes the limit strain shifts to the left in FLD plane.

    Keywords: Tube hydroforming, Forming limit diagram, Finite element simulation, Necking
  • A. Darabi, K. Malekzadeh Fard*, S. M. Nabavi Pages 57-66

    In this research, the buckling of moderately thick double-curved composite sandwich panel with grid-stiffened core and carbon nanotubes reinforced surface layers under axial static loading has been studied analytically for the first time. The panel core is consisted of irregular hexagonal cells. The mechanical properties of the carbon nanotubes reinforced layers with different distributions are determined by the improved rule of mixtures. The buckling equations are obtained by using of the minimum total potential energy principle and Reddy's third-order theory and solved via the Navier method for different boundary conditions .The results show that the effect of carbon nanotubes on buckling load is in the way that the buckling performance in each case depends on the geometric parameters of the grid core. By assigning the appropriate value for grid core characteristics, the maximum buckling load can be obtained by the minimum amount of carbon nanotubes. It is observed that in the FG-V distribution mode, for the smaller amount of carbon nanotubes (0.05 volume fraction), the maximum buckling load is obtained. Also, for Rx/Ry=2 and FG-V distribution mode, the maximum buckling load gains in simply support boundary condition. For Rx/Ry=2 and UD distribution mode, the maximum buckling load obtained from Simple-Clamped boundary condition. It can be noticed that, in this shell type, the maximum buckling load doesn’t belong to fully clamped boundary conditions

    Keywords: double-curved shell, sandwich panel, grid-stiffened core, carbon nanotubes, buckling load, Analytical solution
  • M. Seifi, M. Karimipour, N. Hasanzadeh, S. A. Payambarpour, A. F. Najafi* Pages 58-66

    In recent years, the limitations of the non-renewable energy sources and the rising pollution of their overuse have led the attention to renewable and clean energy sources such as the potential energy in water resources. Because of vastly used water transportation pipelines and the existing extra pressure in these pipes, it has a high potential for generating electrical power using the in-pipe turbines. In this research, the designing, simulation, and power optimization of a particular kind of these turbines (lift type) are studied. The numerical simulation is performed by Ansys Fluent commercial package software using a 3D solver for unsteady and incompressible flow in conjunction with a proper turbulence model. After introducing the turbine's effective design parameters, the simulation of the in-pipe turbine with different geometry conditions and rotational speeds is performed and discussed. Then it is tried to enhance the generated power of the turbine using trial and error by changing the geometry conditions of the rotor. Lastly, by numerical simulation of different geometries and improving the generated power, the best turbine geometry is tested for experimental validation.

    Keywords: Vertical axis turbine, Lift based turbine, In-pipe turbine, Numerical simulation, Experimental study, Parametric Study
  • F. Azadi, D. Akbari* Pages 67-75

    In this paper, the combination of digital image correlation and hole drilling methods has been used to investigate and measure the residual stress of polymer components. The bending stress was created by a three-point bending system and measured by the provided equipment. These stresses are considered in theory to be equivalent to the residual stresses within the component. Digital image correlation method utilized as a novel method to measuring released strain. In this regard, Plexiglas polymer materials in various thicknesses were analyzed under the different values of 3-point bending test. Finally, the obtained results from the introduced method in this paper, with the results of Finite element analysis and simulation have been compared and validated. Unlike the samples that have an unknown amount of residual stresses, the residual stresses in these specimens have a certain amount that can be compared and verified with the simulation and analytical results. Polymer materials have a higher released strain range than metals and it is possible to investigate the strain released by digital image correlation. The results show that the combination of digital image correlation and hole drilling techniques as innovations presented in this paper are capable of measuring residual stresses with a high accuracy less than 10% and also because of their major advantages. The method of using strain gauge would be a suitable alternative to the hole drilling whit strain gauge method for measuring residual stress in polymer samples.

    Keywords: Residual Stress, Digital Image Correlation, Hole Drilling, Bending, Polymer material, Finite element modeling
  • H. Naeimi*, M. Behruz Pages 77-86

    In this study, due to the lack of gas consumption index for rural buildings, an attempt has been made for a better understanding of the rural gas consumption pattern by comparative analysis between measured consumptions and predicted values used for network design in one of the rural areas of North Khorasan province. Based on the results of this study, it was observed that using the urban buildings consumption index will cause a significant difference in predicting the consumption of rural buildings, which is about 47% and 52% in residential and religious buildings, respectively. This difference in office, medical and educational buildings, due to their much smaller dimensions compared to the corresponding urban buildings, is about 87%, 91%, and 67%, respectively. Also, the calculated difference between the predicted amount and the total hourly consumption in the study area was about 50%, which indicates a significant surplus potential ready to release in the rural sector. Finally, based on the measured data, relations to predict the maximum hourly heating consumption of rural buildings in terms of the minimum absolute ambient temperature and new consumption indexes for rural buildings were proposed.

    Keywords: Consumption index, natural gas, rural building, consumption pattern, pipeline network, corrective strategies
  • B. Parsajou, M. Rahimi, M. Vajdi* Pages 87-94

    Heat transfer enhancement from a flat plate in which a thin blade is rotating at a certain speed in the vicinity of the plate has been investigated in the present study. For this numerical study, the finite volume method was used in which the rotation of the blade was simulated by the definition of sliding mesh and interface boundary within the computational domain. The equations of mass, momentum, and energy were solved in two-dimensional and transient form for airflow with constant physical properties using Fluent commercial software and the details of the flow and thermal fields were obtained at the top of the plate. The rotational Reynolds number of the blade has been changed in the range of 1360-5460 and the dimensionless parameter of blade-end-to-plate distance to the blade length (d/D) was ranged from 0.105 to 0.420. The results indicated that heat transfer from the plate is improved by increasing the rotational speed of the blade, especially on the front side of the rotating blade, while the effect of the d/D was effective only over a limited area of the plate central section

    Keywords: Heat transfer enhancement, active method, rotating blade, flat plate, Numerical simulation
  • M Sheikhi Azqandi, H. Safaeifar* Pages 95-103

    The aim of the present study is to reduce the free vibrations of a mechanical system by optimally designing the mass ratio of a nonlinear damper called the impact damper. The impact damper contains a number of masses connected to the main system that has the ability to move in a closed enclosure and reduce the amplitude of the main system through the transmission of motion. According to research done so far, impact dampers have better performance in reducing vibrations than linear dampers. The most important factor in the optimal performance of this damper is the design of the mass ratio. Due to the complexity and high volume of calculations to analyze the behavior of an impact damper, in this study, the hybrid metaheuristic method has been applied to determine the mass ratio. By comparing the results of the presented optimization method and the conventional design, the high power and efficiency of the proposed method for damper design are evident. The optimal design of problem parameters could reduce the amplitude of system vibrations in less than 2 seconds to 5% of the initial amplitude. The application of optimal impact damper has also decreased the system energy by more than 90%

    Keywords: Free vibrations, Impact damper, Mass ratio, Optimization, Metaheuristic method, Inertial forces
  • K. Nozad, S. M. Varedi-Koulaei*, M. Nazari Pages 105-114

    Mathematical modeling of biological systems is one of the most desirable methods for studying the behavior of these biological phenomena. The development of mathematical models has always been important for simulating, controlling, and predicting phenomena. One of the advantages of mathematical models is their application in optimization. Solving cancer therapy as an optimal control problem aims to reduce the concentration of cancer cells in the treatment period. In this solution, an important aspect that was not considered in previous studies was the optimum drug concentration that significantly affected patients' clinical health. Due to this, the present study was carried out to obtain an optimal drug-prescribing protocol to minimize the concentration of cancer cells and the drug concentration. This Multi-objective problem has been solved, for the first time, using the NSWOA algorithm, and the results were compared with the NSGA-II algorithm. Pareto front curve obtained from both algorithms offers a set of the most optimal solutions. According to the criteria of treatment choice, one of these points is chosen as the drug administration protocol.

    Keywords: Mathematical model, Cancer, Multi-objective Optimization, Chemotherapy, NSGA II, NSWOA
  • M. Hajsadeghi, A. Madadi*, S. Noori Pages 115-123

    In this research, the optimization of NASA Rotor 67 is studied to reduce the total pressure loss and conserving the mass flow rate and the flow turning angle. The blade profile is parameterized using B-splines to generate the blade camber line and the thickness distribution. the CFD solvers are utilized coupled with the genetic algorithm to improve the performance of the compressor. Finally, the optimized profiles are employed in the three-dimensional blade geometry and the flow field is solved using a 3D flow solver. In the first case, the hub and mid sections are replaced and the compressor efficiency is enhanced by 0/48%. However, the mass flow rate is decreased for this case. By applying the three optimized profiles in the hub, mid and tip sections of the Rotor 67 blade, the maximum efficiency is improved by 0/41% while the mass flow capacity of the compressor is increased as well.

    Keywords: Optimization, Compressor Blade Profile, Genetic Algorithm, CFD, B, Spline interpolation, Flow Turning Angle
  • M. Fasih, M. J. Nategh* Pages 125-134

    Hard to cut materials such as hardened steel and super alloys are well known and popular in transportation, aerospace, marine and medical industries, due to their strength, high corrosion and fatigue resistance and high working temperature . However, their lowmachinability is one of the major problems in using them. In this article we examine machinability of the hardened CK45 steel in four processes including; conventional turning, hot turning, ultrasonic assisted turning and hot ultrasonic assisted turning as a hybrid machining. The results of these four processes are compared with each other. The heating technique is induction type which has much lower construction cost compared to other techniques such as laser beam and plasma arc. It has been illustrated in the present study that combining the heating technique with ultrasonic vibration has the most effect in improving surface quality and reducing cutting forces compared to other turning process. The chip formation under the heat and ultrasonic vibration and its influence on the surface quality have also shown that hybrid process has the most affection.

    Keywords: Induction heat, Ultrasonic vibration, Hybrid machining, Surface quality, Chip formation, Cutting force
  • M. Shoa, P. Shahi*, M. R. Ebrahimian F, S. K. Hedayati Pages 135-143

    Nowadays, using wood-plastic composites has been growing in different applications as they provide special advantages. However, their application in structural parts was hindered due to poor mechanical properties. In this study, microfibrillation method was used for reinforcement, wherein the polyamide (PA) as the second phase forms microfiber morphology in the main polyethylene (PE) matrix, under special process conditions by stretching the outlet filament from the extruder orifice, . Then, in the second production step, the final parts were injection molded at the temperature below the melting temperature of the PA phase to preserve the microfiber morphology and reinforcing effect. Polyethylene (PE) was used as the main matrix and 20 wt.% of polyamide(PA) was used as the second phase. Stretching ratios were varied at three levels of 1:1, 1:3 and 1:5. Wood and carbon fibers contents were 20 wt.% and 10 wt.%, respectively. Based on the results, with increasing stretching ratio, tensile strength increases up to 20%. Also, the tensile strength of hybrid wood-plastic composite with polyamide and carbon fiber has increased by 14% compared to polyethylene-wood composite.

    Keywords: Wood Plastic Composite, Polyethylene, Polyamide Matrix, Carbon Fiber, Hybrid Reinforced Composites, Micro Fibers
  • A. Khoshnejad, R. Ebrahimi*, Gh H. Pouryoussefi Pages 145-154

    This paper investigated a numerical simulation of the undesirable effects of swirl inlet distortion on a low-speed axial compressor rotor and the effect of plasma actuators as an active flow control method on reducing these flow instabilities. Initially, the effect of co and counter-rotating inlet swirl distortion at angles of ±5 and ±10° on the rotor's performance and efficiency was evaluated. Then, using simulations of plasma actuators' fluid dynamics effects, the effect of this method on mitigating the destructive effects of this type of bulk swirl distortion was examined. Co-rotation swirl distortion reduces the rotor's total pressure rise coefficient, whereas counter-rotation swirl distortion reduces the stall margin. Applying plasma actuators by modifying the rotor inlet flow angle, leading to stall margin improvement. Furthermore, in the 5 degree counter rotation swirl distortion case, plasma actuators, in addition to compensating the adverse effects of swirl distortion, increased the stall margin by 1.3%

    Keywords: : Axial compressor, Swirl inlet distortion, Plasma Actuator, Active Flow Control, Numerical Simulation, Tip LeakageVortex
  • M B. Amiri, M. Yari, F. Ranjbar, F. Mohammadkhani* Pages 155-164

    The flame fuel cell is a new type of solid oxide fuel cell in which the solid oxide fuel cell is integrated with a rich fuel flame to generate power. In this paper, a flame-assisted solid oxide fuel cell is employed to generate power, and the cell is simulated in EES. The model includes the equations of mass, energy, and chemical and electrochemical reactions. Parametric analysis of the fuel cell shows that by increasing the equivalence ratio from 1.2 to 2.8, the fuel cell efficiency changes from 4.21% to 18.23%. In this study, the supercritical Brayton carbon dioxide cycle is used to recover the waste heat of the cell. To optimize this thermal cycle, the compressor pressure ratio and flow split fraction have been considered. In the optimal pressure ratio, efficiencies for turbine inlet temperatures of 583.15 K, 823.15 K and 923.15 K have been obtained as 31.56%, 47.95% and 52.69% for the pressure ratio parameter, respectively. The results reveal that the efficiency of the integrated cycle is improved and reached from 18.23% to 26.95% for Φ = 2.8

    Keywords: Solid oxide fuel cell, Flame-assisted fuel cell, Methane, Supercritical carbon dioxide, Brayton cycle, Waste heat recovery
  • R. Mohebbi*, S. Haghighi Khalilabad, M. Mohebbi Pages 165-172

    In the present study, the natural convection heat transfer inside a corrugated U-shaped cavity studied numerically. For solving the mass equation (continuity), conservation of linear momentum equation and energy equation, the finite element method applied. The accuracy of used method investigated with the available results and a high agreement between them observed. Fluid flow is twodimensional and water is chosen as the working fluid in the cavity. Different Rayleigh numbers (103 -106 ) and corrugated walls are the variables affecting the fluid and heat transfer fields. The results expressed in terms of velocity contour, fluid flow, temperature and the average Nusselt number. The extracted results indicate that by rising the Rayleigh number, the heat transfer rate increases which the highest value of it is equal to 76.43 at Ra=106 . Also, at a fixed Rayleigh number, the smooth cavity has a highest heat transfer rate and the maximum of heat transfer’s loss occurs at cavity by corrugated on the both sides.

    Keywords: Natural convection heat transfer, Finite element method, U-shaped cavity, corrugated on both sides, Triangularcorrugated
  • M. Yasaqi, M. Karimi*, A. Garmrodi Asil, J. Javadnezhad Pages 173-182

    In this research, the stability of Khorasan Petrochemical Feed Gas Compressor (C-2102) in surge avoidance control conditions with the aim of reducing energy consumption has been studied. Surge avoidance is one of the common methods to deal with the surge phenomenon, which prevents the onset of surge condition by preventing the flow drop in the suction side of compressor. In the present paper, by examining the operating conditions and performance curves of the compressor, three types of surge avoidance systems have been designed that maintain the compressor operating point at a safe distance to the surge line by measuring the operating speed, volume flow and suction pressure to the compressor. According to the results, in case the suction flow drops to 10% as a step function, the anti-surge control system prevents approaching the surge conditions, and in case the flow drop enters as a ramp function, the control system performs better and maintains the compressor operating point in the stable zone in the event of a 40% flow drop. According to the results, if the surge avoidance control system is activated, it will be possible to increase the suction pressure of the compressor, which will reduce the compressor power consumption by 20 percent.

    Keywords: Dynamic simulation, Surge Control, Centrifugal Compressor, Compressor Stability, Surge, Power saving
  • A. M. Nazeri, A. M. Tahsini* Pages 183-187

    The most recent proposed technique for drag reduction in hypersonic flow speeds is using the exothermic coating on the blunt nose. This leads the heat addition into the flow field behind the shock wave, and increases the shock-stand-off distance. The variation of the drag force on the flying body using this technique is numerically investigated in the present study. The compressible turbulent flow is simulated around the body to compute the drag force, and to estimate the drag reduction capabilities of this technique. This quantitative analysis makes better insight to evaluate it in operational applications

    Keywords: Drag reduction, hypersonic flight, numerical study, exothermic coating, new technique, turbulent flow
  • M. R. Najafi, S. M. Moghaddas* Pages 189-198

    In the present paper, the dynamic responses of a variable mass sled sample under the variable forces of propulsion, lift, drag and friction are investigated. First, by presenting a complete model of the various components of the sled system, the governing equations are extracted and the state space method is used. Then the variable forces applied to the designed sled model are extracted. In order to validate the results of the analytical method, the natural frequencies of the sled laboratory model are obtained experimentally. The first and second natural frequencies of the sled were 12.8 and 21.4 Hz, respectively, which were in good agreement with the analytical results. The results show that due to the disturbance applied to the sled, the dampers damped 40% of the vibrations. Also, in all cases, the oscillation rate of the rear sleeper is more than the front sleeper, this is due to the effect of the turbulence of the front sleeper on the rear sleeper. On the other hand, variable forces increase the sled displacement by 10%.

    Keywords: Sled, dynamic response, sleeper, modal analysis, natural frequency, variable forces
  • M. Taheri*, P. Karimi, H. Moradzadeh Pages 199-206

    The study of materials in nanomanipulation process is done in two phases with the aim of examining the motion of the particle before and after the motion. Studies have been performed on particles such as gold in the first phase and the critical force and time for this particle has been calculated according to different environmental and geometric conditions. In order to complete the process, in this paper, gold particle manipulation in the second phase is investigated. In this research, motion modeling has been done in three dimensions and particle motion has been observed on rough and smooth surfaces. Finally, using the results of modeling and manipulation of gold particles using atomic force microscope and due to the presence of elevations and heights in the nanoscale, the results show more displacement on smooth than rough surfaces and also according to the motion study. In both x and y directions, the displacement in the y direction was greater. Other results calculated in this study include the study of surface parameters and geometry of gold particles.

    Keywords: Three-dimensional manipulation, gold nanoparticles, atomic force microscope, rough surfaces, second phase, geometry of particle
  • V. Pouyafar*, M. Khoshkhabar Garamaleki, R. Meshkabadi Pages 207-216

    In this research, semi-solid powder processing was used to fabricate Al7075-CNT nanocomposite. The effect of process variables including compression time, semi-solid temperature and the CNT percent on the sample’s hardness and microstructure was investigated. The 1%-CNT nanocomposite is observed to be superior in hardness compared to the base alloy, but the 2%-CNT sample’s hardness was between the base alloy and 1%-CNT sample. It was observed that the compression time and semi-solid temperature do not have a significant effect on the sample’s hardness. Compression for 10 minutes and forming temperature of 620 °C were selected as the suitable variables. Microstructural examination showed that in 1%-CNT alloy, the reinforcing phase is completely penetrated in the aluminum matrix and there is no CNT accumulation on the sample’s surface unlike the 2%-CNT sample. Quantitative analysis showed that a proper percentage of CNT had the greatest effect on the hardness. Increasing the temperature from 600 to 620 °C by 10% and increasing the compression time from 5 to 15 minutes by 2% increased the hardness of 1%-CNT samples compared to the base alloy.

    Keywords: Semi-solid powder processing, Al7075-CNT nanocomposite, Carbon nano tube, Reinforcement, Hardness, Microstructure
  • M. Navabi*, A. Ebrahimi Pages 217-226

    The instability of the spacecraft and its deviation from the desired attitude is the product of the phenomenon of fluid sloshing in its tank. This is especially important while maneuvering, so that lack of attention leads to the failure of the space mission. In this paper, for the first time, a moving pulse two-ball model is used to model fuel sloshing in the semi-full tank of the spacecraft. As well as for the first time, for simultaneous control of the spacecraft and fuel sloshing, a classical controller, an LQR controller and a Lyapunov nonlinear controller have been designed. Fuel sloshing was modeled using the moving pulse two-ball model and the coupled dynamics equations of the spacecraft and the fuel masses are derived using Lagrangian equations. The results of simulations show that the proposed modeling and designed controllers to simultaneously control the fuel sloshing and attitude of the spacecraft have an acceptable.

    Keywords: Fuel sloshing, moving pulse two-ball model, Controller design, Orbital maneuver, Spacecraft attitude, Nonlinearcontrol
  • H. Amiri Pages 227-236

    In this study, a new desalination system, called an improved stepped solar still, is proposed to desalinate saline water using solar energy. This desalination system is created by adding a separate but integrated condenser to a standard stepped solar still. The condenser space is connected to the desalination section by two air gaps at the bottom and top of the absorber plate. Air circulation between the two parts occurs naturally (free flow). To compare and evaluate the performance of the new desalination systems, a standard stepped solar still was built with the same specifications and dimensions. The two solar stills are tested and compared in a few days of spring (June 11 and 12) and in a few days of autumn (October 10 and 11). The experimental results show that the improved stepped solar still has a better performance than the standard ones so that the freshwater produced by improved solar still is between 76 to 127% more than the freshwater produced by the standard ones. The maximum daily amount of freshwater produced by the improved solar still per square meter of occupied area of solar still area equals 4.57 liters.

    Keywords: Solar Energy, improved stepped solar still, External Condenser, Natural Convection, Stepped, Still
  • H. Taei*, R. Gholamian, A. Fattahy Pages 237-246

    System Identification is used to derive the dynamic and mathematical model of a system using experimental data. If the case study system is an aircraft, this process is called aircraft system identification, which is used to estimate the stability and control derivatives of the aircraft. The least squares method is one of the methods used in the field of time and frequency to estimate the parameters of the aircraft. In this paper, system identification and estimation of F-16 aerodynamic coefficients are performed using the least squares method and the equation error approach. Hence the main focus is on the formulation of the aerodynamic model for estimating unknown coefficients using the least squares method. In this regard, nonlinear 6-DOF of the F-16 aircraft was simulated and using its results, system identification and estimation of transfer function, force coefficients and aerodynamic moments of the aircraft lateral-directional channel using regression of least squares and the results are analyzed. The results show that the modeling and estimation of the coefficients is compatible with the experimental data and can be suitable for further studies, including control objectives.

    Keywords: System Identification, Parameter Estimation, Simulation, Least Squares, Equation Error, F-16 Aircraft
  • N. Ramrudi, F .A. Shirazi*, M. Mahnama, M. Khanloghi Pages 247-252

    This research presents control of a XY Nano-positioning stage using a compliant parallel mechanism with small crosstalk and yaw motion that are used in atomic force microscopes (AFM). The stage consists of two flexure displacement amplifiers driven by piezoelectric actuators. The piezoelectric actuator is explored to simultaneously reduce error of motion and fine motion tracking using controller. After identifying the system features, the Bouc–Wen hysteresis Model is established and the parameters of model are identified through particle swarm optimization (PSO) algorithm. An inverse feedforward control strategy is developed, then the PI controller is designed based on Ziegler-Nichols method. At the end, the performance of the mechanism is evaluated.

    Keywords: Bouc-Wen Model, Compliant Mechanism, Feedforward Control, Hysteresis, PI Controller, Piezoelectric Actuator, PSO Algorithm
  • S. A. R. Zolfaghari*, P. Ebrahimi Naghani, M. Maerefat Pages 253-261

    In this study, the effect of foot wearing on local and overall thermal sensation has been experimentally investigated under a personalized ventilation system in an office. Accordingly, the overall and local sensation of occupants for two arrangements of diffusers (desktop and under the desk) and two different clothing (A: conventional office clothing with thermal resistance of 0.58clo and B: similar clothing without shoes and socks) and three different inlet temperatures (16, 24 and 32°C) have been evaluated. The results showed that the feet wearing has a significant effect on the thermal sensation. In addition, the lack of coverage of the foot area increases the deviations between the sensations of various parts of the body. So, that the difference between the sensation of various segments under the conditions of using clothing A and the desktop arrangement for the diffusers is about 0.5; while this amount in the conditions of under the desk diffusers and using clothing B reaches about twice and the value of 1. Also, the results showed that if the inlet temperature is 16°C or occupants are not used the foot wearing, thermal dissatisfaction cannot be prevented.

    Keywords: Personal ventilation, Local sensation, Foot wearing, Diffusers’ arrangement, Overall sensation, thermal dissatisfaction
  • A Mahmoudloo* Pages 263-269

    In this paper, using different combinatorial models of carriers, the effects of basic parameters on the performance of heterogeneous organic solar cells as well as charge transfer are investigated. In order to simulate these processes, in this section, the basic parameters of P3HT: PCBM-structured organic solar cells have been studied by using the self-consistent solution of momentumdiffusion equations and Poisson equation, as well as using different recombination models by finite element method. In most of the proposed models and theoretical studies, the active region in organic solar cells is assumed to be inherent, while this assumption has drawbacks for studying and optimizing them, and the contribution of contaminating polymers should be considered for better study. To be taken. The studied structure is shown in Figure 3. This structure includes the active region with a mass structure of P3HT: PCBM with a thickness of 100 nm.

    Keywords: Polymer nanostructure solar cell, Drift-Diffusion model, Charge transport, Charge carrier recombination, Optoelectronics, Optoelectronic devices
  • Y. Hasanzade, S. A. Alavifgazel*, Z. Azizi, S. M. Peyghambarzadeh D, A. Azimi Pages 271-278

    Many studies have considered the flow patterns of unmixable liquids as a significant subject of a research study. It can be due to the distinct manner of liquids with different characteristic in pipe’s setting under various operating conditions. We conducted an experiment with oil (67 cp viscosity and 0.872 g/cm3 density) and water (1 cp viscosity and 0.898 g/cm3 density) in horizontal acrylic pipe with the height of 6m and diameter of 20 mm. The Superficial velocities of water and oil were in the range of 0.18-1.2 m/s and 0.95-0.18 m/s, respectively. As a result, flow patterns were identified for two phasic flow, including Stratified, Bubbly, Dual continuous, Annular, Dispersed water in oil, and Dispersed oil in water. The identification and introduction of flow patterns and the effect of viscosity on it are the considerable aspect of this study by using high viscosity oil. The comparison of flow pattern in this study (high viscosity oil) with past ones (lower viscosity oil) is also an important result.

    Keywords: Flow pattern map, high viscous oil, Horizontal pipe, Experimental data, Two phase flow, Oil, water
  • M. Sandani, M. Ghobeiti-Hasab*, A. Heidary-Moghadam Pages 279-285

    In this study, X70 low-alloy steel was jointed to the 2304 duplex stainless steel by tungsten-gas arc welding (GTAW) process and using ER316L filler metal. Each of the parameters of background current, maximum current, frequency and percentage of pulse on time were changed in three levels. Microstructure, mechanical properties (tensile, impact, hardness), fracture surfaces and corrosion resistance of weld metal for different samples were investigated. Based on the optical microscope observations the weld metal microstructure includes the predominant phase of austenite along with skeletal ferrite. Although in the tensile test due to the rupture of the samples from the 2304 stainless steel side the tensile properties of the samples are similar to each other, but the increase of background current, decrease of maximum current, increase of frequency and decrease of percentage of pulse on time increases the hardness and toughness of the joint. The scanning electron microscope observations of the weld metal fracture surface showed that the fracture mode is mixed (soft/brittle). The pulsed welding improves the corrosion resistance of the weld metal in comparison with the direct current.

    Keywords: GTAW, Stainless steel, Low alloy steel, Microstructure, Mechanical properties, Corrosion resistance
  • Hassan Athari, Ahamd Nagiloo*, Sajad Emami, Hassan Zeinali, Vahid Abdollahi Pages 287-296

    Micromixers play a very important role in microfluidic science. These tools are widely used in various fields such as medicine, food industry, nuclear and chemical industries. Achieving high mixing quality in these mixers is very importance. There are two general methods for increasing لاthe quality of mixing in micromixers: Active methods, which use external factors such as electric and magnetic fields to increase the quality of mixing, and Passive methods, which do not use external forces and energy and only By using structural changes of micromixers, they improve the quality of mixing. Passive methods are very popular due to their low current cost and lack of use of moving parts. Creating obstacles in the path of fluid stream is one of these methods. In this paper, a micromixer with a rectangular geometry is considered, which tries to increase the mixing quality by using circular barriers. To consider these obstacles, five points have been considered, in which circular obstacles with five different diameters are placed. It is worth mentioning that the present study includes numerical modeling and due to the uncertainty in the obtained numerical results, modeling in fuzzy space can achieve more desirable results. The innovation of the work is to provide a way to optimally locate the obstacles with fuzzy data, based on which the arrangement of different obstacles in the micromixer can be achieved in such a way that the highest mixing quality is achieved. The results show that elements with diameters of 0.20, 0.15, 0.25, 0.30 and 0.10 mm should be placed in left-to-right arrangement in five designated positions. With this combination, the mixing quality increases by 467% compared to the base state.

    Keywords: Micromixer, Mixing quality, Fuzzy optimal allocation, Fuzzy data, CFD
  • Farideh Salimian Rizi, Shahram Talebi*, Mahdi Mohammadi Pages 297-305

    Exosomes are the main cause of cancer so separating them from blood can be effective in the diagnosis and management of diseases. The dimensions of the exosomes are very small, so separating them is very challenging. Ultracentrifugation is generally used to manipulate exosomes. The very high spin of centrifuges eliminates the exosomes and also it is expensive and requirement of specialized equipment. One of the most popular recent methods is using induce charge electrokinetic phenomena. The present study investigated the separation of biological particles (exosome) based on Induce Charge Electrokinetice (ICEK) methods using direct current (dc). The particle size range is between 1µm to 10nm. Problem geometry is a rectangular channel with a metal rectangular obstacle inside it. The results have shown that the strength of these vortices is large enough to trap the particles. In this study, a model for simultaneous separation of 5µm and 100 nm particles from each other with 100% efficiency is presented. The model presented in this study is a rectangular channel which has a rectangular barrier and simulated in the COMSOL limited element software

    Keywords: Bio-particle, Induced Charge Electrophoresis (ICEK), trapping, Dc current, Electroososis, Micro, nano particles
  • A. Rahmani Pages 307-316

    In this work, a comprehensive wave propagation analysis is performed on rotating viscoelastic nanobeams resting on viscoelastic Winkler-Pasternak foundations. Here, a novel non-classical mechanical model is developed to describe accurate wave propagation behavior for viscoelastic nanobeams. In fact, to capture both hardening and softening behaviors of materials during wave propagation, general nonlocal theory (GNT) is applied to establish the governing motion of equations. Unlike Eringen’s nonlocal theory, general nonlocal theory employs two different nonlocal parameters refers to normal and shear strains. Also, Kelvin-Voigt model along with Timoshenko beam theory are considered to extract the equations and analytical solution is employed to make the results. The results are obtained for longitudinal (LA), torsional (TO) and transverse (TA) types of wave propagations. Moreover, the effects of nonlocal parameters, Kelvin-Voigt damping, foundation damping, Winkler-Pasternak coefficients and rotating velocity are illustrated and discussed in details especially for TO and TA types of wave propagation. The results show the effect of each of the mentioned parameters on the frequency for all types of wave propagation.

    Keywords: Wave, Propagation, Nonlocal, Kelvin-Voigt, Nano-Beam, Rotating
  • M. Atashafrooz*, Y. Dackmaei, T. Asadi Pages 317-326

    In the present research, the effects of thermal radiation on forced convection flow of nanofluid in a trapezoidal enclosure are investigated. This enclosure has two inclined side walls and two independent inlet and outlet ducts. For modeling the inclined walls of this enclosure, the modified blocked- off method is employed. Energy equation in this study involves all three conductive, convective and radiative heat transfer mechanisms. To calculate the impacts of radiative heat transfer mechanism in this equation, the Rosseland approximation is utilized. The nanofluid studied in this research is water-copper oxide nanofluid, which to calculate its thermo-physical properties, the effects of Brownian motion have also been considered. Interacting influences of radiative parameter and concentrations of copper oxide nanoparticles on thermal behaviors of fluid flow are investigated by plotting the dimensionless temperature profiles in the enclosure and the distributions of convective, radiative and total Nusselt numbers on its bottom wall. It is clear from the results of this research that the highest value of the total heat transfer rate on the enclosure bottom wall is related to the case of = 1 and = 0.06.

    Keywords: Thermal radiation, Forced convection, Rosseland approximation, Nanofluid, Brownian motion, Trapezoidal enclosure
  • J. Aboueian*, A. Sohankar Pages 327-336

    Smoke flow visualization tests in a vertical wind tunnel are carried out to investigate the flow characteristics around two infinite staggered square cylinders at a staggered angle ( = 45) for different gap distances between cylinders at Re = 750. Quantitative results like separation angle, wake width and shedding frequency were obtained for each cylinder and consequently three distinct flow regimes were recognized, namely, single body, periodic gap flow and modulated periodic flow regime. In a single body flow regime, vortex shedding occurs only from the outer layers of both cylinders and a single vortex shedding mechanism can be detected. In the periodic gap flow regime, the vortices shed from the outer shear layers of both cylinders, each with two similar frequencies. In addition, in the modulated periodic flow regime, the main features are that the frequencies of Karmann vortices and the Kelvin Helmholtz instabilities are attributed to each cylinder and not to the shear layers (the frequencies of both inner and outer layers are the same for each cylinder), however, the frequency of each cylinder is different from the other one.

    Keywords: Flow around two cylinders, Staggered configuration, Vortex shedding, Smoke visualization, Flow patterns
  • F. Taheri-Behrooz*, H. R. Ghadiri Garjan, S. M. N. Ghoreishi Pages 337-346

    Polymeric composites having high specific strength and stiffness compared to the traditional material are weak in outof-plane mechanical properties. More than above, these kinds of structures in some industrial applications are undergoing cyclic temperatures. In this manuscript, the effect of 200 thermal cycles in the range of -30 to +65 degrees Celsius on the fracture toughness of the carbon/epoxy composites is evaluated. Carbon/epoxy composite laminates are fabricated using carbon fabrics and epoxy resin in the form of the double cantilever beam (DCB), and end notched flexure (ENF) specimens. Samples are exposed to the 200 thermal cycles, and fracture tests are carried out in modes I and II. Test results revealed that the initiation fracture toughness of the samples in mode I (DCB) and mode II (ENF) are reduced 5.7 and 15.5 percent, respectively, compared to those are tested at room temperatures. Also, crack surfaces are investigated using an optical microscope and scanning electron microscope (SEM) in the specimens exposed to the thermal cycles.

    Keywords: Interlaminar fracture toughness, Thermal cycle, Double cantilever beam, the end notched flexure, Composites
  • V Norouzifard*, M A. Movafaghpour Pages 347-356

    In this paper, a new method is introduced to solve the inverse problems based on the repression tree (RT). To investigate the method’s efficiency to handle the nonlinear inverse heat transfer problems, two case study problems are done in this paper; first one is estimation of the free convection heat transfer coefficient of a horizontal copper cylinder and the second is estimation of the heat transfer coefficient in the surface of a quenched copper cylinder in a fluid using the cylinder temperature history. The input data were produced by solving the direct heat transfer equations of the cylinder and Churchill-chu imperial correlation and to test the method’s sensitivity to the random errors in input data, an artificial noise with normal distribution was added to the temperature results of the direct solution. The regression tree’s results were also compared with the sequential function specification (SFS) and the artificial neural network (ANN) methods. For the first case study problem, the root-mean-square error (RMSE) of RT, SFS, and ANN methods are 0.0129, 0.1231 and 0.0217, respectively, and for the second problem 8.844, 54.09 and 71.634 are the RMSE values. The comparison shows that the presented method has a good potential to solve the nonlinear inverse heat transfer problems with low error and time lag to online estimate the unknown parameter.

    Keywords: Heat transfer, inverse method, regression tree, machine learning, function specification, free convection
  • A. Salehi, A. Rahmatfam*, M. Zehsaz, F. Vakili Tahami Pages 357-366

    One of the most important topics in the context of plasticity is obtaining the material hardening properties to be used in performing numerical analysis, especially when the applied load is cyclic and its value is higher than elastic limit. In this case, investigation of the kinematic hardening, which considers bauschinger effect, is very important. Since obtaining hardening coefficients of the materials using analytical methods, not only is difficult but also it usually provides significant error in the results. Hence, a computer code is developed for calculating these coefficients. In this study, to validate the calculated coefficients, the associated parameters are obtained for SS 304LN using both numerical and analytical methods and the results are compared with the experimental data. Then, these coefficients are used to study the ratcheting behavior of a SS 304LN elbow which is subjected to constant internal pressure and cyclic bending moment The results of this case study are also compared with the experimental data provided in the literature and good agreement is obtained.

    Keywords: isotropic hardening, kinematic hardening, bauschinger effect, ratcheting