فهرست مطالب

مجله مکانیک سازه ها و شاره ها
سال دوازدهم شماره 5 (آذر و دی 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/12/08
  • تعداد عناوین: 20
|
  • سید محمدعرفان موسوی، محمدجواد اشرفی*، سعید میر شفیعی صفحات 1-11

    دستگاه آزمایش میله فشاری هاپکینسون برای تعیین خواص مکانیکی وابسته به نرخ کرنش مواد استفاده می شود. پارامترهای مختلفی بر اعتبار نتایج این آزمایش تاثیرگذار است. در این مقاله اثر ابعاد نمونه آزمایش و همچنین اصطکاک بر نتایج آزمایش هاپکینسون فشاری به روش عددی و آزمایشگاهی موردبررسی قرارگرفته است. برای انجام شبیه سازی ها از نرم افزار ABAQUS/Explicit استفاده شده است. با انجام شبیه سازی، سیگنال هایی که در محل کرنش سنج هستند استخراج شده و با تیوری انتشار موج به منحنی تنش-کرنش تبدیل می گردند. با مقایسه این نمودارها با نمودار تنش-کرنش برای حالت های مختلف اصطکاک و ابعاد، اعتبار آزمایش و نتایج آن بررسی می شود. بررسی ها نشان می دهد افزایش اصطکاک باعث افزایش تنش و کاهش کرنش در نمودار تنش-کرنش خروجی شبیه سازی و آزمایش تجربی می شود و بهترین نتیجه در حالتی که اصطکاک صفر باشد حاصل می شود. مشاهده گردید با افزایش نسبت طول به قطر، اختلاف نتایج برای ضرایب اصطکاک مختلف کاهش می یابد. به طور مشخص در نتایج شبیه سازی اختلاف بیشینه تنش با فرض با و بدون روانکاری برای نسبت طول به قطر 25/0، 5/0، 0/1 و 5/1 بترتیب 58%، 18%، 9% و 5% می باشد و روند مشابهی در نتایج تجربی مشاهده می گردد. به عبارت دیگر با تغییر ابعاد نمونه آزمایش در حضور اصطکاک، تغییر در نمودار تنش-کرنش مشابه اثر افزایش نرخ کرنش مشاهده می شود که می تواند ناشی از اثر متقابل اندازه نمونه و اصطکاک باشد. هرچه اصطکاک افزایش پیدا کند خطای ایجاد شده کرنش کلی نمونه را کاهش و تنش تسلیم افزایش خواهد داد.

    کلیدواژگان: آزمایش هاپکینسون فشاری، ابعاد نمونه آزمایش، اصطکاک، نرخ کرنش
  • آیدین زردست، حبیب احمدی*، مهناز شریف نیا صفحات 13-30
    در این تحقیق تحلیل سینماتیک مستقیم و سینماتیک معکوس یک ربات هیبرید شش درجه آزادی که از اتصال یک ربات موازی کروی با سه درجه آزادی دورانی به ربات موازی دلتا حاصل شده انجام شده است. مزیت این ترکیب، مستقل بودن معادلات مکان از معادلات جهت گیری فضایی است به گونه ای که می توان بدون هیچ محدودیتی مجری نهایی ربات را با هر جهت گیری که توسط ربات موازی کروی در دسترس باشد به هر مکانی از فضای کاری ربات دلتا منتقل کرد. از این رو مدل سینماتیکی این دو ربات موازی به صورت مستقل از هم استخراج شده و در نهایت برای کار به صورت یک پلتفرم یکپارچه با یکدیگر ترکیب شده اند. یک مدل مکانیکی از ربات در محیط Simscape نرم افزار MATLAB پیاده سازی شده است. سپس دقت و صحت این دو مدل بررسی و نشان داده شده است که کاملا بر هم منطبق هستند. همچنین فضای کاری انتقالی و فضای کاری دورانی برای مجری نهایی ربات موازی هیبرید نیز به کمک روش های عددی از روابط سینماتیک ربات محاسبه شده است. علاوه بر این از سینماتیک معکوس ربات برای پیاده سازی یک سیستم استنتاج فازی عصبی تطبیقی (ANFIS) جهت پیش بینی پاسخ های سینماتیک مستقیم با دقت بالا استفاده شده است.
    کلیدواژگان: ربات هیبرید، ربات دلتا، ربات موازی کروی، سینماتیک ربات موازی، سیستم استنتاج فازی عصبی تطبیقی
  • مسعود علی زاده، عبدالمجید خوشنود* صفحات 31-46
    هدف از این مقاله ارایه روش نوین در ناوبری تلفیقی اینرسی با استفاده از تصویر به منظور افزایش دقت توام با حفظ قابلیت اطمینان و عدم واگرایی می باشد. حال به منظور تخمین پارامترهای ناوبری شامل سرعت، موقعیت و وضعیت (جهت گیری) از روش فیلتر کالمن گسسته استفاده شده است. در این روش از داده های واحد اندازه گیری اینرسی (IMU) متشکل از سه شتاب سنج و سه ژایروسکوپ به عنوان مدل سیستم ناوبری و تصویر به عنوان اندازه گیری استفاده شده است. بدین ترتیب برای استفاده از تصویر، ابتدا با روش تطبیق تصویر با رویکرد "سیفت" که به معنای استفاده از ویژگی های تغییرناپذیر با مقیاس تصویر است، مولفه های موقعیت صفحه ای پرنده استخراج می شود. در این راستا به منظور ارزیابی عملکرد و کارایی کلی سیستم و بر طرف کردن چالش هایی مانند تاخیر زمانی ارتباطات، انتخاب فرکانس کاری مناسب، اثر حجم محاسباتی پردازش تصویر و تلفیق روی میکروکنترلر نهایی، به صورت زمان حقیقی از بستر سخت افزار در حلقه استفاده شده است. نتایج پیاده سازی سخت افزار در حلقه نشان می دهد باوجود داشتن اندازه گیری تصویر در فرکانس خروجی نه چندان زیاد، رویکرد مذکور می تواند دقت مناسبی برای تخمین پارامترهای ناوبری پهپاد داشته باشد. این روش می تواند با حفظ دقت و هزینه، جایگزین مناسبی برای پهپادهایی باشد که از روش ناوبری بر پایه سیگنال های ماهواره ای (GPS) استفاده می کنند
    کلیدواژگان: سامانه ناوبری اینرسی، ناوبری تصویری، تطبیق تصویر، فیلتر کالمن توسعه یافته، سخت افزار در حلقه
  • حجت داننده اسکوئی*، سید اسماعیل رضوی، سید فرامرز رنجبر صفحات 47-58

    در این پژوهش تاثیر برهم کنش شاره-جامد برای جریان همرفت اجباری حول استوانه دایروی محصور در کانال دوبعدی با جریان تراکم ناپذیر بررسی شده است. تمامی سطوح کانال عایق می باشد و استوانه در دمای ثابت با جریان عبوری سرد، تبادل گرما دارد. سطح پایینی این کانال صلب می باشد اما قسمتی از سطح بالایی الاستیک می باشد. با عبور جریان از اطراف استوانه گرم و نوسان جدار الاستیک، آهنگ انتقال گرما در هر لحظه تغییر می کند که این تغییرات تابع شرایط ارتعاش نوسانگر الاستیک می باشد. مکان سطح الاستیک، دامنه و فرکانس ارتعاشی از مهم ترین عوامل تاثیرگذار بر جریان عبوری از کانال می باشند. ازاین جهت در این پژوهش ابتدا مکان سطح الاستیک بررسی شده و سپس دامنه و فرکانس نوسانگر در چندین حالت بررسی شده است. بررسی های صورت گرفته در پنج عدد رینولدز مختلف نشان می دهد که جایگزینی جدار الاستیک در بالادست استوانه تاثیر بسیار بیشتری در افزایش انتقال گرما، نسبت به جایگزینی در پایین دست استوانه دارد. همچنین نتایج بیانگر این است که با جایگزینی جدار الاستیک و افزایش دامنه و فرکانس ارتعاشی، عدد نوسلت متوسط به طور مرتب افزایش یافته و متوسط دمای سیال خروجی از کانال نیز با افزایش دامنه و فرکانس، افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: برهم کنش شاره-جامد، معادلات ناویر-استوکس، همرفت اجباری، جریان تراکم ناپذیر، عدد نوسلت
  • مهسا نجفی، عیسی احمدی* صفحات 59-72

    نوشتار حاضر روشی دقیق و کارآمد برای تحلیل ارتعاشات آزاد نانوتیر پیزوالکتریک ارایه می دهد. در این روش، به منظور اعمال اثرات ابعاد کوچک، از تیوری الاستیسیته ی غیرمحلی ارینگن استفاده شده است. برخلاف تیوری های تغییر شکل برشی، در تیوری حاضر میدان های جابجایی و کرنش به صورت فرم کلی در نظر گرفته شده اند و از کرنش برون صفحه ای عمودی صرفنظر نشده است. معادلات حاکم بر نانوتیر پیزوالکتریک با استفاده از اصل همیلتون به دست آمده است. با حل این معادلات فرکانس های طبیعی مربوط به مدهای طولی و ضخامت برای ارتعاشات آزاد نانوتیر استخراج شده است. همگرایی نتایج پیش بینی شده مورد مطالعه قرار گرفته و اثرات پارامتر های مختلف مانند پارامتر غیرمحلی، نسبت طول به ضخامت و ولتاژ اعمالی خارجی مورد بررسی قرار گرفته اند. به منظور صحه گذاری دقت روش حاضر، نتایج پیش بینی شده توسط این تیوری با نتایج تیوری های موجود در مقالات پیشین و روش المان محدود مقایسه شده اند. این مطالعه نشان می دهد فرکانس های طبیعی پیش بینی شده توسط تیوری حاضر در مقایسه با نتایج تیوری های تغییر شکل برشی کوچکتر می باشند. نتایج این پژوهش نشان می دهند که فرکانس طبیعی نانوتیر پیزوالکتریک با افزایش ولتاژ الکتریکی اعمال شده منفی و همچنین نیروی محوری کششی و کاهش پارامتر غیرمحلی افزایش می یابد. نتایج حاکی از آن است که فرکانس های طبیعی مربوط به مدهای ضخامتی قابل صرفنظر نمی باشند و برخلاف تیوری های تغییر شکل برشی ، تیوری حاضر می تواند این فرکانس ها را پیش بینی نماید.

    کلیدواژگان: نانوتیر پیزوالکتریک، ارتعاشات آزاد، تئوری الاستیسیته غیرمحلی، فرمولبندی دوبعدی تیر نانو
  • فاطمه حیران، بهروز رئیسی*، رامین وطن خواه، سجاد تقوایی صفحات 73-91
    این پژوهش جهت تخمین خطای حل معادلات تعیین وضعیت یک حسگر افق زمین پویشی دو مخروطی با در نظر عوامل مختلف هندسی و محیطی نسبت به حالت ساده، انجام شده است. در فرآیند استخراج معادلات تعیین وضعیت این حسگر، ابتدا جهت مدل سازی زمین از فرم ساده سازی شده ی زمین به عنوان یک کره ی بدون اتمسفر استفاده و وضعیت ماهواره در این حالت با وضعیت ماهواره شبیه سازی شده در مدار فرضی مقایسه شد. اما در واقعیت عامل هندسی بیضی گون بودن زمین و عوامل محیطی همچون محدوده ی دید حسگر، اثر اتمسفر و بازتابش از سطح زمین موجب بروز خطا در اندازه گیری موقعیت ماهواره نسبت به حالت ساده می شوند. بنابراین با قراردهی این حسگر بر روی یک ماهواره، شبیه سازی حرکت در یک مسیر واقعی و مدل سازی در شرایط مختلف هندسی و محیطی مختلف پالس ورودی به حسگر و در نهایت موقعیت ماهواره محاسبه گردید. در ادامه با مقایسه ی موقعیت محاسبه شده توسط آن ها نسبت به حالت ساده، میزان تاثیر هر کدام را در بروز خطا تعیین گردید. شبیه سازی ها براساس حسگر افق زمین پویشی ساخته شده در پژوهشکده مکانیک پژوهشگاه فضایی ایران بر روی ماهواره ی میکروماوس انجام شده است. براساس این پژوهش، بیشترین میزان بروز خطا نسبت به حالت ساده در زاویه ی چرخش به ترتیب مربوط به اثر اتمسفر و بازتابش از سطح زمین، بیضی گون بودن زمین و عامل محدوده ی دید حسگر و در زاویه ی گام، بیشترین خطا به ترتیب مربوط به عامل زمین بیضی گون، اثر اتمسفر و بازتابش از سطح زمین و در نهایت عامل محدوده ی دید حسگر تعیین شد.
    کلیدواژگان: تحلیل خطا، حسگر پویشی افق زمین دو مخروطی، تعیین وضعیت
  • محمود فصاحت، حمید سلیمانی مهر*، علی علی نیا زیازی صفحات 93-108
    در این مقاله، پوشش دهی اینکونل 713 کم کربن با استفاده از لیزر پالسی Nd:YAG با توان 400 وات و پودر متکو81 وی اف انجام پذیرفت. تاثیر پارامترهای مختلف فرایند لیزر شامل فرکانس لیزر، عرض پالس و سرعت پیمایش اشعه لیزر بر ریزساختار پوشش و میکروسختی مورد بحث و بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش فرکانس و عرض پالس یا کاهش سرعت روبش اشعه لیزر سبب افزایش حرارت ورودی و در پی آن افزایش میزان رقیق شدن می گردد. منطقه پوشش نمونه ها با نسبت رقت بالا از ساختار یوتکتیک (Cr7C3+γ) تشکیل شده است در حالیکه منطقه پوششی نمونه ها با نسبت رقت کم از یک ساختار هیپریوتکتیک (کاربید شبه پایدار اولیه Cr7C3 احاطه شده توسط Cr7C3+γ) تشکیل شده است. افزایش فرکانس لیزر و عرض پالس (افزایش رقیق شدن و حذف کاربیدهای اولیه در ریزساختار) سبب افت سختی در منطقه پوشش می شود اما افزایش سرعت لیزر تاثیر معکوس داشته و سبب افزایش سختی می گردد. نمونه بهینه انتخاب شده دارای فرکانس لیزر 4/18 هرتز، عرض پالس 2/11میلی ثانیه و سرعت لیزر 8/2 میلیمتر بر ثانیه بود. این نمونه علاوه بر درصد رقیق شدگی و ظاهر قابل قبول دارای سختی قابل توجه 1204 ویکرز می باشد که در حدود 3 برابر سختی فلز پایه است.
    کلیدواژگان: پوشش دهی لیزری، سوپرآلیاژ اینکونل 713کم کربن، پودر متکو 81 وی اف، ریزساختار، میکروسختی
  • علی یوسفی، فرهاد کیا، سید عسکری مهدوی* صفحات 109-122

    یکی از علل تلفات در مناطق جنگی، تلفات ناشی از انفجار مواد منفجره در نزدیکی وسایل نقلیه است. موضوع مهم در این وسایل، عدم آسیب شدید به سرنشین در هنگام انفجار است. یکی دیگر از مشکلات خودروهای سنگین عدم چابکی لازم است. به منظور افزایش چابکی خودروها کاهش وزن کابین خودرو الزامی است. در این مقاله، مدل سه بعدی کابین کامیون با هدف بررسی اثر انفجار در نزدیکی و زیر این کامیون و بهینه سازی کابین آن ایجاد می شود. سپس مدل شبیه سازی شده با المان های مربعی 10 میلی متری المان بندی می شود. سپس آزمون انفجار به دو صورت انفجار در زیر و جانب خودرو مطابق با استاندارد AEP-55 شبیه سازی می شود. در آزمون انفجار در زیر خودرو از 4 کیلوگرم معادل TNT در سطح زمین و در آزمون انفجار در اطراف خودرو نیز از 8 کیلوگرم معادل TNT در فاصله 3 متری هم سطح کف کابین استفاده می شود و میزان آسیب به سرنشین مورد بررسی قرار می گیرد. به منظور برآوردن الزامات انفجار و با توجه اینکه این خودرو پایه یک خودرو تجاری طراحی شده است، جنس و ضخامت کفی خودرو اصلاح می شود. سپس ضخامت قطعات با بیشترین تاثیر در این آزمون که عبارت اند از: 1-کفی جانبی 2-کفی میانی 3- دیواره جانبی 4- دیواره جلویی 5- درب خودرو در 16 حالت بهینه سازی می شود. از این بین 7 حالت الزامات آزمون انفجار در زیر خودرو را برآورده می سازند. حالت بهینه خودرو دارای وزن 39/571 کیلوگرم است که نسبت به حالت اولیه 31/3 کیلوگرم سبک تر و نسبت به اولین حالتی که الزامات استاندارد AEP-55 را برآورده می سازد 72/79 کیلوگرم سبک تر است.

    کلیدواژگان: انفجار، آزمون ناتو، بهینه سازی، شبیه سازی، کامیون
  • سید محمدرضا سده ئی، محمد خسروی*، یدالله یعقوبی نژاد صفحات 123-132

    با توجه به اهمیت بالای روش های ساخت با پودر فلزاتی همچون آلومینیوم، در این پژوهش با استفاده از پودر آلومینیوم خالص، نمونه هایی با دو روش متالورژی پودر و تف جوشی پلاسمای جرقه ای ساخته و سپس نمونه ها از نظر ریزساختار، سختی، مقاومت سایشی و مقاومت خوردگی مورد بررسی قرار گرفتند. روش سینترینگ پلاسمای جرقه ای نسبت به روش متالورژی پودر بهبود قابل توجهی در میزان سختی، تراکم ریزساختار، افزایش مقاومت به سایش و خوردگی آلومینیوم نشان می دهد. این بهبود را می توان به سرعت و دمای بالای فرآیند تف جوشی و همچنین اعمال همزمان نیرو و دما و در نتیجه چگالی کامل تر ساختار نسبت داد. ضریب سایش و سختی به ترتیب از 9/0 و 43 برینل در روش متالورژی پودر به 8/0 و 3/49 برینل در روش تف جوشی پلاسمای جرقه ای افزایش یافته است. همچنین با توجه به نتایج آزمون خوردگی، مقاومت خوردگی خطی نمونه تف جوشی پلاسمای جرقه ای بیشتر از نمونه متالورژی پودر مرسوم نشان داده شده است.

    کلیدواژگان: آلومینیوم، متالورژی پودر، تف جوشی پلاسمای جرقه ای، سایش، خوردگی
  • مهرداد شیخلو*، سید علی دلبری، عباس صباحی نمینی، آرش عبدالملکی صفحات 133-146
    در این مقاله رفتار رزونانس اصلی و ناپایداری پولین استاتیکی نانوصفحه دایره ای با تحریک الکترواستاتیکی غیرخطی بررسی شده است. معادله حاکم بر رفتار نانوصفحه کریشهف با در نظر گرفتن نیروی میرایی سیال و نیروی کزمیر و استفاده از تیوری تنش کوپل سازگار و تیوری سطح گورتین- مورداک و اصل همیلتون استخراج شده است. معادله حاکم برای ارتعاشات با دامنه کوچک حل شده است. برای این منظور، فرض شده که ابتدا صفحه توسط یک ولتاژ پایه DC خم می شود و سپس، به وسیله یک ولتاژ هارمونیک AC تحریک می شود تا حول حالت تعادل استاتیکی نوسان کند. برای به دست آوردن مدل کاهش مرتبه یافته از روش مانده های وزنی گالرکین استفاده شده است. با استفاده از روش مقیاس های چند گانه برای معادله غیرخطی حل نیمه تحلیلی ارایه شده و معادله پاسخ فرکانسی سیستم برای حالت رزونانس اصلی استخراج شده است. تاثیر لحاظ کردن اثرات اندازه و سطح بر روی ولتاژ پولین استاتیکی و پاسخ فرکانسی رزونانس اصلی سیسستم بررسی شده است. نتایج عددی به دست آمده با نتایج تحقیقات قبلی مقایسه و مطابقت خوبی بین آنها مشاهده شد. نشان داده شد که تحریک الکترواستاتیک و نیروی کزمیر اثر نرم شوندگی دارند در حالی که اثرات سطحی بسته به خواص مکانیکی سطح، ابعاد و شرایط مرزی نانوصفحه می تواند اثر سخت شوندگی یا نرم شوندگی داشته باشد.
    کلیدواژگان: نانوصفحه دایره ای، پارامتر مقیاس طول، رزونانس اصلی، اثرات انرژی سطحی
  • ثارالله عباسی*، محمد رئیس زاده اسکوئی، شهاب اسماعیل زاده ولی صفحات 147-160

    جریان نشتی نوک پره کمپرسور یکی از عوامل تاثیرگذار بر عملکرد کمپرسورهای محوری است که می تواند موجب آسیب زدن به پره های کمپرسور نیز گردد. در مقاله حاضر به بررسی اثر تزریق هوا جهت کاهش اثرات مخرب جریان نشتی نوک بر عملکرد کمپرسور محوری، پرداخته می شود. بدین منظور تحلیل عددی جریان در کمپرسور محوری ناسا روتور 37 با استفاده از نرم افزار CFX انجام می گردد. در ابتدا منحنی عملکرد کمپرسور در حالت بدون تزریق با نتایج تجربی مقایسه گردیده و تطابق خوبی مشاهده شده است. در ادامه با در نظر گرفتن تزریق هوا برای یک گذرگاه، منحنی های عملکردی در مقایسه با حالت بدون تزریق بررسی گردید. با تزریق هوا، نسبت فشار افزایش و راندمان آدیاباتیک کمپرسور در دبی های یکسان کاهش می یابد. مشخص گردید که تزریق هوا موجب کاهش افت های موجود در کمپرسور محوری و تضعیف گردابه های ایجاد شده می گردد. این امر باعث کاهش ضریب افت روتور و همچنین کاسته شدن زاویه حمله جریان می شود. بر این اساس اعمال تزریق موجب افزایش حاشیه واماندگی و افزایش محدوده عملکردی کمپرسور به ترتیب به میزان 6 و 66 درصد می گردد. همچنین جریان نشتی نوک نسبت به حالت بدون تزریق دارای قدرت کمتری می باشد که در نتیجه افت کمتری در حالت با تزریق رخ می دهد.

    کلیدواژگان: کمپرسور محوری، شبیه سازی عددی، جریان نشتی نوک، تزریق هوا، واماندگی
  • صادق پورقاسمی هنزا، حامد غفاری راد* صفحات 161-173
    در این مقاله به تحلیل شبه -استاتیک یک ربات نرم پیوسته متشکل از سه عملگر تقویت شده با الیاف پرداخته می شود. برای این منظور ابتدا با در نظر گرفتن این ربات به عنوان یک تیر کاسرات، معادلات سینماتیکی و دینامیکی آن استخراج و بصورت عددی حل شده است. معادلات حاصل از این مدل تابعی از طول انحنای تیر بوده و تنها قابلیت بررسی نیروها و کرنش ها در راستای طولی را دارد. در ادامه با توجه به عدم امکان پیاده سازی نیروها در راستای شعاعی در این مدل، با استفاده از معادلات الاستیسیته غیرخطی به مدل سازی یک تک عملگر تقویت شده پرداخته می شود. درنهایت با حل این معادلات، کرنش های حاصل از تنش های شعاعی محاسبه شده و با کرنش های حاصل از مدل تیر کاسرات ادغام می شود. در این پژوهش موقعیت نقطه انتهایی ربات با استفاده از روش های پردازش تصویر استخراج شده و با مدل های ارایه شده، مقایسه شده است. نتایج نشان می-دهد، اعمال تاثیر فشارهای شعاعی در مدل کاسرات، خطای نسبی را به میزان 48/13 درصد بهبود می بخشد.
    کلیدواژگان: ربات نرم، عملگر تقویت شده با الیاف، تنش شعاعی، تئوری الاستیسیته غیرخطی، تیر کاسرات
  • جواد نیک زارع، غلامحسین لیاقت*، حامد احمدی صفحات 175-187
    بهره گیری از صفحه های سوراخ دار به عنوان جزیی از یک مجموعه صفحه زرهی به منظور حفاظت از افراد و تجهیزات در جلوی صفحه هدف مدتی است که مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. بدین منظور تاکنون بررسی در خصوص استفاده از یک صفحه سوراخ دار در جلوی صفحه هدف مورد توجه بوده و مشخص گردیده که استفاده از یک صفحه سوراخ دار در مجموعه صفحه های زرهی دارای مزیت های متعددی می باشد. اما این مجموعه صفحه، قابلیت ایجاد حفاظت بالستیک 100% را نخواهد داشت. به همین دلیل ایده استفاده از دو صفحه سوراخ دار در جلوی صفحه پایه مطرح گردیده و در این پژوهش پیامدهای این نوع چیدمان با انجام مطالعات تجربی و عددی مختلف مورد تحلیل قرار گرفته است. مشاهدات انجام پذیرفته حاکی از آن است که استفاده از دو صفحه سوراخ دار در جلوی صفحه پایه اگرچه موجب افزایش ضخامت و وزن آنها می گردد، در عین حال حفاظت بالستیک مجموعه صفحه های زرهی را در مقابل پرتابه ورودی به خصوص در نقاط ضعف استفاده از یک صفحه سوراخ دار در جلوی صفحه پایه بهبود می بخشد. با مقایسه تغییر شکل های حاصله در آزمایش های تجربی و شبیه سازی های عددی انجام شده به کمک نرم افزار LS-DYNA ، همگرایی مناسبی بین نتایج مشاهده شده است.
    کلیدواژگان: صفحه زرهی سوراخ دار، ضربه سرعت بالا، حفاظت بالستیک، نقاط ضعف صفحه سوراخ دار، تحلیل تجربی و عددی
  • رضا بابایی اسپویی* صفحات 189-200
    در تحقیق حاضر به بررسی اثر یک بازیاب حرارتی بر روی عملکرد سیکل ترکیبی ارگانیک رانکین (ORC) و زمین گرمایی پرداخته شد. آب داغ خروجی از زمین وارد یک جداساز مایع- بخار می شود. بخار تولیدی وارد قسمت توربین بخار و قسمت مایع نیز وارد یک مبدل حرارتی جهت سوپرهیت نمودن مبرد و چرخش توربین ORC می شود. مدل سازی انرژی، اگزرژی و اگزرژواکونومیکی با استفاده از نرم افزار EES و دیدگاه SPECO در طیف وسیعی از مبردهای آلی مختلف انجام گردید. نتایج نشان داد که توان خروجی سیستم بر حسب فشار جداساز برای سیکل ساده دارای یک نقطه بیشینه است، اما برای سیکل اصلاح یافته بدون محدودیت و به صورت صعودی افزایش می یابد. از نظر تحلیل انرژی، مبردهای R237ea، n-Pentane با 45.4 و 40 درصد دارای بیشترین مقادیر افزایش توان تولیدی در هنگام استفاده از سیکل اصلاح یافته نسبت به سیکل ساده هستند. از نظر مبلغ صرفه جویی در هزینه تولید توان، مبردهای R237ea و R123 با 0.63و 0.55 (cent/kW-hr) در صدر بهترین مبردها می باشند. مبرد cis-2-butene با 6376 کیلووات بهترین مبرد از لحاظ میزان تولید توان و مبرد R237ea بهترین مبرد از لحاظ هزینه صرفه جویی تولید توان می باشد.
    کلیدواژگان: زمین گرمایی، سیکل اصلاح شده ارگانیک رانکین، بازیاب حرارتی، اگزرژواکونومیک
  • محمدعلی صباغی، محمد سفید* صفحات 201-214

    استفاده از سیستم های تولید همزمان در سال های اخیر با استقبال زیادی همراه بوده است. پژوهش حاضر به تحلیل انرژی، اگزرژی، اقتصادی و زیست محیطی (4E) یک سیکل ارگانیک رانکین با هدف تولید همزمان توان، هیدروژن و آب شیرین با منبع انرژی ترکیبی زمین گرمایی و حرارت بازیافتی می پردازد. در سیکل مذکور، سیال عامل ابتدا توسط حرارت بازیافتی پیش گرم شده و پس از آن توسط سه مبدل حرارتی اکونومایزر، اواپراتور و سوپرهیتر تا دمای ماکزیمم سیکل، سوپرهیت می شود. همچنین کارکرد سیستم در دو حالت با و بدون انرژی زمین گرمایی مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که بیشترین درصد تخریب اگزرژی برابر %35 و مربوط به الکترولایزر می باشد. همچنین کمترین مقدار فاکتور اگزرژواکونومیک برای الکترولایزر غشاء پروتونی و برابر 8/39 درصد است. میزان هیدروژن تولیدی و آب شیرین به ترتیب 1/64 لیتر بر ثانیه و 4/36 کیلوگرم بر ثانیه می باشد و با افزایش دمای منبع زمین گرمایی از 125 تا 155 درجه سانتیگراد، مقدار هیدروژن و آب شیرین تولید شده به ترتیب به میزان 29 و 17 درصد افزایش پیدا می کند. در صورت عدم استفاده از انرژی زمین گرمایی و تامین کل انرژی توسط حرارت بازیافتی، مقدار دی اکسیدکربن منتشر شده به مقدار 69 درصد افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: سیستم تولید همزمان، زمین گرمایی، حرارت بازیافتی، اگزرژی اقتصادی، زیست محیطی
  • مرتضی محمدی، محمدجواد مغربی* صفحات 215-235

    بهبود جدایش جریان اطراف توربین بادی محور افقی فاز ششم با تعبیه جت هوا بررسی شد. با استفاده از روش تاگوچی و با بهره گیری از پارامترهای کنترلی، ترکیب های بهینه و سطح اهمیت پارامترها در افزایش تولید گشتاور با استفاده از تجزیه و تحلیل نسبت سیگنال به نویز و واریانس به دست آمدند و گشتاورها بهینه شدند. مشخص شد که میزان اهمیت پارامترها بر افزایش گشتاور به ترتیب اهمیت شامل نسبت سرعت، موقعیت وتری و موقعیت طولی می باشد. در این راستا توربینی شامل دوازده جت به عرض 04/0 وتر محلی در موقعیت های وتری 1/0-3/0-5/0 و 7/0 با نرم افزار فلوینت 2/18 و مدل آشفتگی kω- SST شبیه سازی و حل عددی انجام شد. مکان های طولی شامل سه قسمت بیرونی، میانی و داخلی هستند. نسبت های سرعت برای جت خروجی برابر 2/0،1/4،2/2، 8/2 و 2/3 می باشند. نتایج نشان دادند تغییرات گشتاور وابسته به تغییر در پارامترهایی بی بعد نظیر نسبت سرعت جت ، موقعیت وتری و موقعیت طولی می باشد. اثرات آیرودینامیکی جت دوتایی، سه تایی و چهارتایی با جت تکی مقایسه و افزایش گشتاور به واسطه بهبود الگوی جریان در اثر اتصال مجدد جریان جدا شده از سطح تیغه علی الخصوص در قسمت نوک تیغه ملاحظه گردید. جت های بیرونی بر افزایش گشتاور تاثیر گذارتر بودند و در بهترین حالت، گشتاور تولید شده به واسطه ی جتT1به میزان 132% یعنی بیش از دو برابر افزایش یافت و به عنوان اوج افزایش گشتاور گزارش شد.

    کلیدواژگان: آیرودینامیک توربین بادی، جت هوا، تاگوچی، آنالیز واریانس
  • حجت شبگرد، سید علی میربزرگی*، حمید نیازمند صفحات 237-251
    ریزپمپ های الکترواسموتیک، دسته ای از تجهیزات ریزسیالی هستند که در آنها حرکت جریان سیال به وسیله اعمال میدان الکتریکی خارجی شکل می گیرد. این میدان، عموما به کمک دو الکترود مغروق در الکترولیت، به ریزپمپ اعمال می گردد. نحوه نصب صفحات الکترود حامل جریان در سیال الکترولیت و قرارگیری آنها بر سر راه عبور جریان سیال، موضوعی است که می تواند اثرات نامطلوبی بر کیفیت عملکرد ریزپمپ داشته باشد. در مقاله حاضر روشی ارایه شده که به کمک آن می توان بر این مشکل غلبه کرد. در این روش، صفحات الکترود به جای قرارگیری در سر راه جریان سیال، به کمک اتصالاتی T شکل، به دیواره ریزپمپ متصل شده و ضمن تحت تاثیر قراردادن توده سیال، ممانعتی نیز در مسیر حرکت جریان سیال ایجاد نمی کنند. چنین اتصالی، علاوه بر رفع مشکل پیشین، مزیت دیگری نیز دارد که آن امکان سری کردن پمپ ها و افزایش هد فشاری آنهاست. تمامی شبیه سازی های انجام شده در این مقاله در یک هندسه دوبعدی بین دو صفحه موازی انجام گرفته و شرایط جریان نیز آرام، تراکم ناپذیر و دایم فرض شده است. برای حل معادلات حاکم بر میدان جریان سیال، میدان های الکتریکی داخلی و خارجی و توزیع غلظت یون های مثبت و منفی موسوم به ارنست - پلانک از روش حجم محدود استفاده شده است. به استناد نتایج حاصله سری کردن دو ریزپمپ در قیاس با ریزپمپی با طول مشابه تا 80 درصد هد فشار خروجی را افزایش می دهد.
    کلیدواژگان: ریزپمپ الکترواسموتیک، روش حجم محدود، معادلات ارنست - پلانک، هد فشار، شبیه سازی عددی
  • محسن ایزدی* صفحات 253-265
    در این مقاله تاثیر چرخش حفره پر شده با مواد متخلخل که در معرض دو میدان مغناطیسی متغیر قرار گرفته است بر انتقال حرارت جابجایی طبیعی مورد بررسی قرار میگیرد. دو نیم استوانه گرم در حال خنک شدن از طریق انتقال حرارت جابجایی طبیعی محیط متخلخل هستند. دو میدان مغناطیسی جریان نانوسیال و انتقال حرارت جابجایی طبیعی درون حفره متخلخل را تحت تاثیر قرار میدهد. معادلات مشخصه مرتبط با جریان سیال شامل معادله پیوستگی، مومنتوم و دو معادله انرژی مربوط به نانو سیال و ماتریس جامد محیط متخلخل جهت پیش بینی رفتار مسیله مورد نظر حل شده است. تاثیر زاویه چرخش حفره بر خطوط جریان و میدان دما بررسی شده است. نتایج نشان میدهد که افزایش زاویه چرخش تاثیرات نوسانی بر روی بزرگی خطوط جریان دارد. برای زاویه چرخش =20 و =100 جابجایی طبیعی هر دو فاز تشدید شده است. چرخش حفره بستگی به چگونگی قرارگیری نیروهای لرنز و کلوین ناشی از میدان مغناطیسی سبب تقویت و یا تضعیف انتقال حرارت جابجایی سیال نانو شده و در نتیجه باعث تغییر عدد ناسلت هر دو فاز محیط متخلخل میشوند.
    کلیدواژگان: جابجایی طبیعی، نانوسیال هیبریدی، میدان مغناطیسی غیر یکنواخت، محیط متخلخل
  • سعید کریمیان*، سید سام سهام صفحات 267-281
    بکارگیری توربین بادی مقیاس شهری و روستایی که ضمن سادگی در هندسه و هزینه پایین ساخت داخل، امکان جذب توان بهینه باد را داشته باشد، جذابیت بالایی خواهد داشت. در این تحقیق ابتدا پتانسیل جذب انرژی باد در 3 نقطه مختلف ایران شامل شهرهای تهران، زاهدان و منجیل مورد ارزیابی قرار گرفته و سپس یک نمونه توربین بادی محور عمودی متناسب با شرایط اقلیمی این 3 منطقه، بومی سازی شده است. فرایند بازطراحی بر مبنای مشخصه های یک توربین مبنا بعنوان طرح اولیه صورت گرفته و برای این منظور یک کد نیمه تحلیلی 3D بر پایه روش دی ام اس تی توسعه داده شده که اعتبار سنجی ان مطالعه و ارایه شده است. با استفاده از این ابزار نیمه تحلیلی جدید، تاثیر پارامترهای متنوعی شامل سرعت باد، تعداد پره، اندازه وتر، طول و قطر پره، بر ضریب توان و ضریب نیرو بررسی شده اند. نتایج این مطالعه پارامتری به همراه طرح نهایی توربین های پیشنهادی در بخش نتایج آورده شده است. بر اساس نتایج این پژوهش می توان دریافت که تاثیر تنظیم پارامترهای هندسی در یک توربین محور عمودی نوع اچ-شکل می تواند به میزان 20 الی 40 درصد بهبود در شاخص ها بسته به شرایط اقلیمی، ایجاد کند. دستیابی به طرح بهینه بومی شده از طریق ترکیب این کد تحلیلی و الگوریتم ژنتیک می تواند گام بعدی در امتداد این فعالیت باشد.
    کلیدواژگان: پتانسیل انرژی باد، توربین باد محور عمودی، بومی سازی، مشخصه هندسی، ضریب توان
  • محمد قزم ملطاشی، محمد مقیمان*، صباح عوده صفحات 283-292
    ناودان متمرکزکننده خورشیدی سهموی (PTC) به دلیل نسبت غلظت آن از همه جمع کننده های خورشیدی برتر است. روش های مختلفی برای افزایش کارایی سیستم PTC استفاده می شود که متداول ترین آنها عبارتند از افزایش بازتاب سطح جمع کننده، افزایش ظرفیت جذب لوله جاذب، استفاده از مایع با ظرفیت حرارتی بالا در لوله جاذب، و استفاده از جاسازهایی در جریان سیال در لوله جاذب. در مطالعه حاضر، ناودان سهموی از یک ورق فولاد نرم با یک گیرنده ساخته شده از مس در نقطه کانونی ساخته شده است، و آب به عنوان سیال کار استفاده شد. با استفاده از یک گیرنده لوله ای مارپیچی بدون روکش با یک گام]گام سیم پیچی[2 سانتی متری و یک گیرنده مارپیچی با روکش سیاه، تغییرات دما را اندازه گیری کردیم. نتایج نشان داد که حداکثر دمای جاذب در 21 ژوین در ساعت 13.17 بعد از ظهر می باشد که بعد از حداکثر تابش خورشید که 148 درجه سانتیگراد بود. درجه حرارت بالاتر در این زمان به دلیل تابش لحظه ای بیشتر خورشید است. همچنین، حداقل دمای گیرنده جمع کننده ثبت شده در 21 دسامبر در 13.12 بعد از ظهر می باشد که پس از حداکثر تابش خورشید که 91 درجه سانتیگراد بود.
    کلیدواژگان: تابش خورشیدی، فتوولتائیک، سهموی، گیرنده مارپیچی
|
  • Seyed MohamadErfan Mossavi, MohammadJavad Ashrafi *, Saeed Mirshafiee Pages 1-11

    Split Hopkinson pressure bar apparatus (SHPB) is used commonly for determining high strain rate material properties. The validity of the SHPB test results depend on many parameters. In this paper, the effect of specimen dimension (aspect ratio) as well as friction on test results is studied both numerically and experimentally. ABAQUS/Explicit is used for numerical study. To this end, the signals at strain gage positions (on input and out bars) are extracted and stress-strain curve of the specimen is determined using wave propagation analysis. By comparing these stress-strain curves for different states of friction and specimen dimensions, the validity of the experimental and numerical results are checked. By increasing friction, the stress increase and strain decrease in the output stress-strain curve and the best result is for no friction condition. Its is observed that by increasing the aspect ratio, the discrepancy of the results for different friction conditions decreases. Specifically, in simulation results, the difference between maximum stresses of with and without lubrication for aspect ratios 0.25, 0.5, 1.0 and 1.5 are 58%, 18%, 9% and 5%, respectively which is in agreement with experimental trends. In other words, different stress-strain curves are obtained for different aspect ratios in the presence of friction which is mainly due to the friction effect rather than strain rate effect. As the friction increases, the error will reduce the overall strain of the sample and increase the yield stress.

    Keywords: Split Hopkinson pressure bar, Specimen dimension, friction, Strain rate
  • Aidin Zardst, Habib Ahmadi *, Mahnaz Sharifnia Pages 13-30
    In this research, direct kinematic and inverse kinematic analysis of a 6 DOF hybrid robot has been performed by connecting a spherical parallel robot with three degrees of rotational freedom to a delta parallel robot. The advantage of this combination is that the motion equations are independent of the spatial orientation equations so that the robot can be moved to any location from the Delta robot workspace without any limitations, with any orientation that is available through a spherical parallel robot. Therefore, the kinematic models of these two parallel robots are extracted independently and ultimately combined to work as an integrated platform. A mechanical model of the robot is implemented in Simscape environment of MATLAB software. Then, the accuracy of these two models is checked and shown to be perfectly consistent. The transational and rotational workspace for the end-effector of the hybrid parallel robot have also been calculated using robot kinematic relations and by the help of numerical methods. Additionally, the robot inverse kinematics has been used to implement an adaptive neuro fuzzy inference system (ANFIS) to predict kinematic responses with high accuracy.
    Keywords: Hybrid manipulator, Delta robot, Spherical parallel robot, Parallel robot kinematic, Adptive Neuro Fuzzy Inference System (ANFIS)
  • Masoud Alizadeh, Abdolmajid Khoshnood * Pages 31-46
    The main purpose of this paper is presentation a novel approach of inertial-vision based navigation to increase accuracy and safety factor simultaneously. In order to estimate navigation parameters, consist of velocity, position and orientation (attitude) the Extended Kalman Filter (EKF) is used. In proposed method, the Inertial Measurment Unit (includes of 3-axis accelerometer and gyrospope) and vision data considered as navigation process model and measurement model respectively. By utilizing the Scale Invariant Feature Transform (SIFT) method, means transform the image data in to scale invariant coordinates relative to local feature, the 2D position of UAV is obtained. The real time Hardware in the Loop (HIL) simulation technique is used To evaluate overall system performance and efficiency such as serial interface time delay, appropriate operating frequency selection and micro-controller performance at implemented image processing and data fusion algorithm. The real time HIL simulation results clearly show despite of low frequency in vison based navigation, proposed approach has acceptable accuracy for estimating uav navigation paraqmeters. Maintaining accuracy and cost, the proposed approach can be a suitable alternative method to drones that use GPS-based navigation.
    Keywords: : INS, vison based navigation, image matching, Extended Kalman, hardware-in-the-loop
  • HOJJAT DANANDEH OSKUEI *, Seyed Esmail Razavi, Seyed Faramarz Ranjbar Pages 47-58

    The fluid-solid interaction of forced convective flow around a circular cylinder within a channel is investigated. All the channel surfaces are insulated, and the cylinder has heat transfer with the cold passing flow at a constant temperature. The lower surface of the channel is rigid, while the upper part is elastic. Crossing the flow into the hot surface and vibrating the elastic shell cause the heat transfer rate of the cylinder to change. The changes depend on the vibration conditions of the elastic oscillator. It was found that the location of the elastic surface, vibrational amplitude and frequency are the most significant factors affecting the exit flow temperature of the channel. The variation of main parameters (elastic surface location, amplitude and frequency) which affect the flow pattern was investigated. Studies at five different Reynolds shows that replacing the elastic wall on the cylinder upstream has a more significant effect on increasing heat transfer compared to the cylinder downstream. The results also indicate a growth in average Nusselt number by rising the vibrational amplitude and frequency.

    Keywords: Fluid-solid interaction, Navier-Stokes equations, Forced convection, Incompressible Flow, Nusselt number
  • Mahsa Najafi, Isa Ahmadi Pages 59-72

    The present paper presents an accurate and efficient method for the analysis of free vibration of piezoelectric nanobeam. In this method, Eringen's nonlocal elasticity theory is used to apply the small-scale effects. Despite the shear deformation theories, in the present theory, the displacement and strain fields are considered as a general form, and out-of-plane normal strain is not neglected. The governing equations of piezoelectric nanobeam are derived by employing Hamilton's principle. By solving these equations, natural frequencies related to flexural and thickness modes for the free vibration of nanobeam are obtained. The Convergence of the predicted results is studied, and the effects of various parameters such as nonlocal parameter, length to thickness ratio, and applied external voltage are investigated. To verify the accuracy of the present method, the results predicted by the present theory are compared with those of the theories available in the literature and the finite element method. This study shows that the natural frequencies predicted by the present theory are smaller than those of shear deformation theories. The results of this study show that the natural frequency of the piezoelectric nanobeam increases by increasing the negative applied electric voltage as well as tensile axial load and decreasing the nonlocal parameter. The results show that the natural frequencies related to thickness modes are not negligible and the shear deformation theories, the present theory can predict these frequencies.

    Keywords: Piezoelectric nanobeam, free vibration, nonlocal elasticity theory, 2D-formulation of nanobeam
  • Fatemeh Heiran, Behrooz Raeisy *, Ramin Vatankhah, Sajjad Taghvaei Pages 73-91
    This study is performed to estimate the error of solving governing equations of a dual-cone scanning earth horizon sensor in presence of geometric and environmental parameters. In the process of extracting the equations for determining the sensor’s attitude, firstly, a simplified form of the earth as an sphere without atmosphere is used to model the earth and compared with the governed attitude of simulated satellite on a hypothetical orbit. But in reality, the geometric factor of the earth oblateness and environmental factors such as the sensor's field of view, the effect of the atmosphere and its reflection from the earth's surface cause errors in attitude determination of the satellite. Therefore, by assuming that the sensor is mounted on a satellite, simulating motion in a near earth orbit and modeling the sensor, the sensor’s inlet pulse and the amount of roll and pitch angles in different geometric and environmental conditions are calculated. Then, by comparing the calculated attitude with the simplified case, the effect of each in the occurrence of error are obtained. The simulation is based on a dual-cone scanning earth horizon sensor made in the Institute of Mechanics of Iranian Space Research Center on MicroMAS satellite. According to the simulation results, the atmosphere radiation and surface reflection, earth oblateness and sensor FOV in roll angle and in pitch angle, earth oblateness, atmosphere radiation and surface reflection and sensor FOV are the most effective factor in revealing error respectively.
    Keywords: Error analysis, Double-cone scanning earth horizon sensor, Attitude determination
  • Mahmoud Fasahat, Hamid Soleimanimehr *, Ali Alinia-Ziazi Pages 93-108
    In this paper, laser cladding of Inconel 713 LC was performed by using Metco 81VF powder and 400 W pulsed Nd:YAG laser. The effect of laser parameters including laser frequency, pulse width, and laser scanning speed was investigated on the microstructure characteristics and microhardness of coating. The results showed that by increasing the laser frequency and pulse width or decreasing the laser scanning speed, the heat input increases and therefore, the resultant dilution ratio raises. The clad zone of the samples with a high dilution ratio consists of a eutectic structure (γ and Cr7C3). However, the clad zone of specimens with a low dilution ratio is composed of a hypereutectic structure of Cr7C3+(γ+Cr7C3). Increasing the laser frequency and pulse width (increasing the dilution ratio and removal of primary carbides in the microstructure) causes the decrease in microhardnes of the clad zone, but increasing the laser scanning speed has an opposite effect and causes the increases in microhardness of the clad zone. The optimal sample was selected with a laser frequency of 18.4 Hz, a pulse width of 11.2 ms and a laser scanning speed of 2.8 mm/s. This sample, in addition to the acceptable dilution ratio and appearance, has a remarkable hardness of 1204 Vickers, which is about 3 times the hardness of the base metal.
    Keywords: Laser Cladding, Inconel 713 LC, Metco 81VF Powder, Microstructure, Micro hardness
  • Ali Yousefi, Farhad Kia, Seyyed Askari Mahdavi * Pages 109-122

    One of the casualties in war zones is casualties due to the explosion of explosives near vehicles. The important issue in these vehicles isn’t to seriously injure the occupant during the explosion. It is necessary to optimize of the cabin structure of heavy vehicles to achieve high-performance vehicles. In this article, the 3-d model of the truck is created to study the effect of exploding near and under a truck and to optimize the truck cabin. The model is meshed by square and 10 mm^2 elements. Then, explosion tests are simulated in two situation: explosion under the vehicle and explosion near the truck according to AEP-55. In the explosion test under the car,using 4 kg TNT equivalent on the ground surface and In the test near the truck, using 8 kg TNT equivalent at the distance of 3 meter at the same level by under cabin surface and the amount of occupant injuries are checked. For meeting the requirements of the explosion and because this truck platform is a commercial vehicle, vehicle floor panels’ material and thickness are modified. The thickness of important parts include 1. Side floor panel 2. Middle floor panel 3. Front side panel 4. Front Panel 5 Door Panel are optimized in 16 modes and Only 7 modes meet the requirements of the explosion test under the vehicle. The optimal mode is 571.39 kg which has decreased 79.72 kg compared to the first mode meet AEP-55 requirements and has decreased 3.31kg compared to the initial mode.

    Keywords: Explosion, NATO test, Optimization, Simulation, Truck
  • Sayyed MohammadReza Sedehi, Mohammad Khosravi *, Yadollah Yaghoubi Nejad Pages 123-132

    Due to the high importance of manufacturing methods with metal powders such as aluminum, in this study, using pure aluminum powder, samples were made by two methods of powder metallurgy and spark plasma sintering, and then the samples in terms of microstructure, hardness. Abrasion resistance and corrosion resistance were evaluated. Spark plasma sintering method compared to powder metallurgy method shows significant improvement in hardness, microstructure density, increased wear resistance, and corrosion of aluminum. This improvement can be attributed to the high speed and temperature of the sintering process as well as the simultaneous application of force and temperature, resulting in a more complete density of the structure. The coefficient of wear and hardness increased from 0.9 and 43 Brinell in powder metallurgy method to 0.8 and 49.3 Brinell in spark plasma sintering method, respectively. Also, according to the results of corrosion test, the linear corrosion resistance of sintering-plasma-spark sample is higher than powder metallurgy sample.

    Keywords: Aluminium, Powder Metallurgy, spark plasma sintering, Wear, Corrosion
  • Mehrdad Sheikhlou *, Seyed Ali Delbari, Abbas Sabahi Namini, Arash Abdolmaleki Pages 133-146
    This article investigates the primary resonant behavior and static pull-in instability of a circular nanoplate under nonlinear electrostatic actuation. The consistent couple stress theory, Gurtin-Murdoch surface elasticity theory and Hamilton principle were utilized to derive the governing differential equation of transverse vibration Kirchhoff nanoplate by considering the fluid damping and Casimir forces. The governing equation were solved for small amplitude vibrations. To this end, it is assumed that the elastic nanoplate is deflected using a DC bias voltage and then driven to vibrate around its deflected position by a harmonic AC load. The weighted residual method of Galerkin was used to obtain a reduced order model. The method of multiple scales is used to solve the nonlinear equation of motion and, the primary resonance mode frequency response equation is derived. The obtained numerical results were compared to those of previous research works, and a good agreement observed between them. The numerical results revealed that electrostatic actuation and Casmier force have softening effects; but the surface energy can has hardening or softening effect depending on the surface mechanical properties, dimensions and boundary condtions of the nanoplate.
    Keywords: Circular nanoplate, Material length scale parameter, Primary resonance, Surface energy effects
  • Sarallah Abbasi *, Mohammad Reeszadeh, Shahab Esmaeel Zadeh Vali Pages 147-160

    Tip Leakage flow of the compressor blade is one of the effective factors in performance of axial compressors, which can also damage the compressor blades. In this paper, the effect of air jet injection to reduce the destructive effects of tip leakage flow on the performance of the axial compressor is investigated. For this purpose, the numerical analysis of the flow in the NASA rotor 37 axial compressor is performed using CFX software. Initially, the compressor performance curve in the without injection mode was compared with the experimental results and a good agreement was observed. Then, considering the injection of air for one passage the performance curves of the compressor in comparison with the non-injection mode were examined. By injecting air, the pressure ratio increases and the adiabatic efficiency of the compressor decreases at the same mass flow rates. It was found that air injection reduces the drops in the axial compressor and weakens the created vortices. This reduces the rotor drop coefficient and also reduces the angle of attack. Accordingly, injection increases the stall margin and increases the operating range of the compressor by 6% and 66%, respectively. Also, the tip leakage flow has less power than in the without injection condition, which results in less drop.

    Keywords: Axial compressor, Numerical Simulation, Tip leakage flow, Air injection, Stall
  • Sadegh Pourghasemi Hanza, Hamed Ghafarirad * Pages 161-173
    In this paper, quasi-static analysis of a continuous soft robot made up of three fiber-reinforced actuators is performed. For this purpose, the kinematic and dynamic equations of this robot are extracted and numerically solved by considering it as a Cosserat rod. The resultant equations are dependent on the length of the rod's curvature, and thus can only simulate forces and strains in the longitudinal direction. Due to the difficulties of applying radial forces in this model, the modeling of a single fiber-reinforced actuator using nonlinear elasticity equations is then presented. Finally, by solving these equations, the strains resulting from radial stresses are calculated and integrated with the strains obtained from Cosseart rod model. Experiments have been carried out to validate the proposed theory. For this purpose, the robot end effector position is extracted using image processing methods and compared with the presented models. The experimental results show that applying the effect of radial pressures to the Cosserat model improves the relative error by 13.48%.
    Keywords: Soft Robot, Fiber-reinforced Actuator, Radial Pressure, Nonlinear Elasticity Theory, Cosserat Rod
  • Javad Nikzare, Gholamhosein Liaghat *, Hamed Ahmadi Pages 175-187
    The use of perforated plates as part of an armored plate set to protect people and equipment in front of the target plate has long been considered by researchers. For this purpose, the use of one perforated plate in front of the target plate has been considered so far and it has been found that using a perforated plate in a set of armored plates has several advantages. But this plate set will not be able to provide 100% ballistic protection. For this reason, the idea of using two perforated plates in front of the base plate has been proposed and in this research, the consequences of this kind of arrangement have been analyzed by performing experimental and numerical studies. Observations show that the use of two perforated plates in front of the base plate, although it increases their thickness and weight, at the same time, it improves the ballistic protection of the set of armored plates against the incoming projectile, especially in the weaknesses of using one perforated plate in front of the base plate. By comparing deformations obtained experimental experiments and numerical simulations performed using LS-DYNA software, a good convergence between the results has been observed.
    Keywords: Perforated Armor Plate, High speed impact, Ballistic protection, Weakness of perforated plate, Experimental, numerical analysis
  • Reza Babaei Espooei * Pages 189-200
    In the present study, the effect of a heat exchanger on the performance of Combined Rankin Organic Cycle (ORC) and geothermal was investigated. The hot water r coming out of the ground enters a liquid-vapor separator. The generated steam enters the steam turbine section and the liquid section enters a heat exchanger to superheat the refrigerant and rotate the ORC turbine Energy, exergy and exerco-economic modeling was performed using EES software and SPECO method in a wide range of different working fluids. The results showed that the output power of the system has a maximum point in terms of separator pressure for a simple cycle, but increases ascending for the modified cycle without limitation. In terms of energy analysis, modified cycle with heat exchanger compared to the simple cycle, R237ea and n-Pentane have the highest amounts of increasing at the efficiency and power generation are maximum with 45.4 and 40%, respectively. In terms of power generation cost savings, R237ea and R123 with 0.63 and 0.55 (cent / kW-hr), respectively. Cis-2-butene with 6376 kW in terms of power generation and R237ea in terms of cost savings in power generation are the best refrigerants.
    Keywords: geothermal, modified Organic Rankine Cycle, Heat exchanger, Exergoeconomic
  • MohammadAli Sabbaghi, Mohammad Sefid * Pages 201-214

    The usage of multi-generation systems is quickly developing in recent years. The present study analyzes the energy, exergy, economic and environmental (4E) of a novel Rankine organic cycle to produce power, hydrogen and fresh water with a combined energy source of geothermal and heat recovery. Also, the cycle performance in both modes with and without geothermal energy is compared. Calculations show that the highest percent of exergy destruction is equal to 35% and is related to the PEM Also, the lowest amount of exergoeconomic factor is calculated for the PEM is equal to 8.39 The amount of hydrogen and desalinated water produced is 1.64 lit/s and 4.36 kg/s, respectively. With increasing the temperature of the geothermal source from 125 to 155°C, the amount of hydrogen and desalinated water produced are 29 and 17 percentage increases, respectively. If geothermal energy is not used and all energy is supplied by heat recovery, the amount of carbon dioxide emitted will increase to 69%.

    Keywords: CHP Production system, geothermal, Heat recovery, Exergoeconomc Analysis, Environment
  • Morteza Mohammadi, MohammadJawad Maghrebi * Pages 215-235

    Improvement of flow separation around the horizontal axis of the sixth phase wind turbine was investigated by installing air jets. Using Taguchi method and using control parameters, the optimal combinations, and the level of importance of the parameters in increasing torque production were obtained by analyzing the signal-to-noise ratio and variance, and the torques were optimized. It was found that the importance of the parameters on increasing the torque includes the ratio of speed, chord position and longitudinal position, respectively .So a turbine consisting of twelve jets with a width of 0.04 local chord was simulated and numerically solved in the chord positions of 0.1-0.3-0.5 and 0.7 with Fluent software 18.2 and kω-SST turbulence model. Longitudinal places consist of three parts: outer, middle and inner. The velocity ratios for the output jet are 0.2, 1.2, 2.2, 2.8 and 3.2. The results showed that torque changes are dependent on changes in dimensionless parameters such as jet velocity ratio, chord position and longitudinal position. The aerodynamic effects of double, triple and quadruple jets were compared with single jets and the increase in torque was observed due to the improvement of the flow pattern due to the reconnection of the current separated from the blade surface, especially at the blade tip. Exterior jets were more effective in increasing torque, and at best, the torque produced by the T1 jet increased by 132%, or more than double, and was reported as the peak of torque increase.

    Keywords: wind turbine aerodynamics, AJVG, Taguchi, ANOVA
  • Hojjat Shabgard, Seyed Ali Mirbozorgi *, Hamid Niazmand Pages 237-251
    Electrosmotic micropumps are a group of microfluidic devices in which the movement of a fluid stream is formed by the application of an external electric field. This field is generally applied to the micropump by means of two electrodes immersed in the electrolyte. How to install the current-carrying electrode plates in the electrolyte fluid and their placement on the passage of the fluid flow is an issue that can have adverse effects on the quality of operation of the micropump. In this article, a method can be used to overcome this problem. In this method, the electrode plates, instead of being placed in the path of the fluid flow, are connected to the wall of the micropump with the help of T-shaped connections and while affecting the fluid mass, they do not obstruct the flow of the fluid flow. Such a connection, in addition to solving the previous problem, has another advantage, which is the possibility of serializing the pumps and increasing their pressure head. All simulations performed in this paper are performed in a two-dimensional geometry between two parallel plates and the flow conditions are assumed to be steady state, laminar and incompressible. The finite volume method is used to solve the equations governing the fluid flow field, internal and external electric fields, and the distribution of positive and negative ion concentrations called Nernst-Planck. According to the results, serialization of two micropumps in comparison with micropumps of the same length increases the outlet pressure head by up to 80%.
    Keywords: Electroosmotic micropump, Finite volume method, Nernst-Planck Equations, Pressure head, Numerical Simulation
  • Mohsen Izadi * Pages 253-265
    Here, the effect of rotating cavity filled by porous materials exposed to two variable magnetic fields on the heat transfer natural convection is investigated. The two hot semicylinder are cooled by the heat transfer through the porous medium. The two magnetic fields affect the nanofluid flow and the heat transfer of the natural convection inside the porous cavity. The characteristic equations related to the fluid flow including the continuum equation, momentum and two nano-fluid and the solid-state matrix energy equations of the porous medium have been solved to predict the problem behavior. The influence of the cavity rotation angle on the streamlines and temperature field is investigated. The results show that increasing the rotation angle has oscillatory effects on the magnitude of the streamlines. For the rotation angles = 20 and = 100 the heat transfer via both phases is intensified. The rotation of the cavity depends on how the magnetic field-induced Lorentz and Kelvin forces amplify or weaken the heat transfer, thereby altering the Nusselt number of both phases of porous medium.
    Keywords: Natural Convection, hybrid nanofluid, Non-uniform Magnetic Field, Porous media
  • Saeed Karimian *, Seyed Sam Saham Pages 267-281
    Using some small wind turbines which is both simple in fabrication and efficient in wind energy extraction is very attractive. In this research wind energy potential has been assessed for 3 distinct locations in Iran composing Tehran, Zahedan and Manjil. Consequently, a typical H-rotor wind turbine is being localized based on these locations climate. A baseline design has been introduced and a semi-analytical 3D method has been developed for design improvement and geometric modifications. The DMST algorithm has been embedded in the code and the validation analysis is being presented. Parametric study and the corresponding results have been investigated including the effect of wind velocity, number of blades, chord length and blade dimension. The performance issues are power coefficient and force coefficient. based on the results presented it has been revealed that changing geometric variables can improve the turbine characteristics by 20-40 percent. Therefore, it is possible to propose some localized layouts based on the spatial wind profile and wind power study. one may start with the presented framework and utilize the Genetic algorithm in order to achieve an optimized design in continuation.
    Keywords: Wind energy potential, Vertical Axis Wind Turbine, wind turbine localization, geometric properties, Power coefficient
  • Mohammed Almultashi, Mohammed Moghiman *, Sabah Abdul A Meer Pages 283-292
    The solar parabolic trough concentrator (PTC) is superior to all other solar collectors owing to its concentration ratio. Various methods are being employed to enhance the efficiency of the PTC system, the most common of which are enhancing the reflectivity of the collector surface, increasing the absorptive capacity of the absorber tube, using high thermal capacity fluid in the absorber tube, and using inserts in the flow of fluid in the absorber tube. In the present study, the parabolic trough is constructed of a mild steel sheet with a receiver made of copper positioned at the focal point, and water was used as the working fluid. Using a bare tube helical receiver with a 2-cm pitch and a black-coated helical receiver, we measured the temperature variations. The results showed that the maximum absorber temperature occurred on the 21st of June at 13.17 PM after maximum solar radiation, which was 148°C. The higher temperature at this time is due to higher instantaneous solar radiation. Also, the minimum collector receiver temperature recorded was on the 21st of December at 13.12 PM, after maximum solar radiation, which was 91°C.
    Keywords: Solar radiation, Photovoltaic, Parabolic, Helical receiver