فهرست مطالب

مدل سازی در مهندسی - پیاپی 73 (تابستان 1402)

فصلنامه مدل سازی در مهندسی
پیاپی 73 (تابستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/06/29
  • تعداد عناوین: 20
|
  • امین مرادبیکی، وحید خطیبی*، مهدی جعفری صفحات 1-16
    مدیریت موفق پروژه توسعه نرم افزار، نیازمند تخمین دقیق هزینه ها است. تخمین دقیق هزینه ها باعث برنامه ریزی بهتر، با حداقل هزینه خواهد شد. اما تخمین هزینه های پروژه نرم افزار، بدلیل ماهیت ناملموس نرم افزار، همواره با چالش های فراوانی روبرو بوده است. از این رو پژوهش های فراوانی در جهت توسعه ابزار های دقیق برای تخمین تلاش مورد نیاز برای توسعه نرم افزار انجام شده است. بر اساس ادبیات تحقیق، استفاده از شیوه های شناسایی نوع ارتباط میان ویژگی های پروژه نرم افزار و ویژگی های موثر بر تلاش مورد نیاز برای توسعه نرم افزار، تاثیر بسازایی بر افزایش دقت تخمین مقدار این تلاش دارد. ایده این مقاله ارایه یک مدل جدید متشکل از زیرمدل هایی برای تحلیل ویژگی های پروژه و استفاده از یک الگوریتم هیوریستیک جدید و دقیق به نام الگوریتم بهینه سازی جستجوی اتم(ASO) برای پیکربندی ابزارها و روش های مدل سازی داده بوده است. سازماندهی زیر مدل ها به نحوی انجام شده است که موجب افزایش کارایی یکدیگر و در نهایت افزایش دقت تخمین نهایی شده اند. برای ارزیابی دقت مدل پیشنهادی، از3مجموعه داده از پروژه های واقعی استفاده شده و نتایج بدست آمده با نتایج روش های مختلف بر اساس معیار های MMRE، MdMRE و Pred مقایسه شده است. در انتها برای اثبات برتری مدل پیشنهادی نسبت به سایر مدل ها و روش ها از تحلیل آماری wilcoxon استفاده شده است. نتایج بدست آمده، نشان دهنده دقت بالای مدل پیشنهادی است.
    کلیدواژگان: الگوریتم بهینه سازی جستجوی اتم، پروژه نرم افزار، تخمین تلاش توسعه، یادگیری ماشین
  • احسان فرخی لهرمی، هدی قریشی*، رویا احمدی آهنگر صفحات 17-30
    در این مقاله یک روش جدید مدیریت انرژی مبتنی بر بهینه سازی برای ذخیره ساز ترکیبی باتری/ابرخازن، در کابرد ریزشبکه DC ارایه می گردد. در سیستم پیشنهادی باتری توسط یک مبدل دو جهته و ابرخازن به صورت مستقیم به باس DC متصل شده اند (ساختار نیمه فعال). باتوجه به اتصال مستقیم ابرخازن به باس DC و این موضوع که هدف اصلی ذخیره ساز در ریزشبکه حفظ ولتاژ باس DC در مقدار مطلوب است، مسیله کنترل ابرخازن اهمیت بیشتری می یابد. اما در ساختار نیمه فعال کنترلی روی ابرخازن وجود ندارد. در این مقاله، با در نظر گرفتن جریان ابرخازن به عنوان یک هدف کنترلی در تعیین جریان مرجع باتری، این چالش برطرف شده است. همچنین در حالت مازاد توان در شبکه که باتری شارژ خواهد شد نیز تابع هدف کنترلی جدیدی در نظر گرفته شده تا باتری به صورت جریان ثابت شارژ شود تا زمان شارژ کاهش و طول عمر آن افزایش یابد. هدف کنترلی دیگر، افزایش طول عمر باتری با کشیدن جریان نرم از باتری و پاسخگویی ابرخازن به تغییرات لحظه ای می باشد. جهت تعیین نقطه کار بهینه بصورت برخط، این مسیله چند هدفی به مسیله تک هدف تبدیل و با استفاده از شرایط KKT حل شده است. در نتیجه مزیت اصلی روش پیشنهادی، قابلیت به کارگیری آن در سیستم بلادرنگ می باشد. با استفاده از شبیه سازی در سه سناریوی مختلف در بازه زمانی 24 ثانیه، عملکرد روش پیشنهادی با روش های مبتنی بر فیلتر با فرکانس قطع تطبیقی و روش منطق فازی از جهت تنظیم ولتاژ باس DC، پیک جریان و سطح شارژ باتری مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: ابرخازن، باتری، بهینه سازی، ریزشبکه DC، ذخیره ساز ترکیبی، مدیریت انرژی
  • یوسف نیشابوری*، محمد فرهادی کنگرلو صفحات 31-45
    جبرانساز استاتیک سنکرون یک اینورتر متصل به شبکه است که برای جبرانسازی توان راکتیو در خطوط انتقال و توزیع انرژی الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد. اینورتر پیشنهادی در این مقاله برای استفاده در جبرانساز استاتیک سنکرون، اینورتر پل متوالی نامتقارن است که از اتصال آبشاری سلول های تمام پل با منابع DC نامتقارن تشکیل یافته است. این اینورتر بدون نیاز به ترانسفوماتور قادر است به شبکه متصل شود و در قیاس با اینورتر پل متوالی متقارن، قادر است با استفاده از تعداد کمتری از ادوات قدرت، سطوح ولتاژ بیشتری را تولید کند. در کاربرد جبرانسازی، خازن های الکترولیت جایگزین منابع ولتاژ در لینک DC این مبدل می شود. از این رو علاوه بر کنترل توان راکتیو تزریقی به شبکه، ولتاژ خازن های لینک DC مبدل نیز باید تحت کنترل قرار گیرد. در این مقاله، یک روش کنترل پیش بین مبتنی بر مدل برای کنترل جبرانساز پیشنهاد شده است. در روش پیشنهادی، نخست، مدل دینامیکی زمان-گسسته سیستم برای پیش بینی متغیرهای کنترلی استخراج شده و سپس، یک تابع هزینه چندهدفه برای برآورده کردن اهداف کنترلی تعریف شده است. روش پیشنهادی قادر است جریان راکتیو تزریقی به شبکه را کنترل کند، ولتاژ خازن های هر سلول را در مقدار مرجع خود تنظیم کند و همچنین فرکانس کلیدزنی در سلول های ولتاژ-بالا را محدود کند. نتایج شبیه سازی روش پیشنهادی بر روی جبرانساز استاتیک سنکرون مبتنی بر اینورتر پل نامتقارن 27-سطحی در محیط نرم افزار MATLAB/SIMULINK ارایه شده است.
    کلیدواژگان: اینورتر پل متوالی، جبرانسازی توان راکتیو، جبرانساز استاتیک سنکرون، متعادلسازی ولتاژ خازن ها، کنترل پیش بین
  • فائزه ابراهیمی*، علی رضا آذری مقدم، محسن نژادخیرالله صفحات 47-61
    دو سال گذشته حیاتی ترین و بحرانی ترین دوره همه گیر بیماری کووید-19 بوده است. این بیماری بر بیش تر جنبه های زندگی در سراسر جهان تاثیر گذاشته است. از دیدگاه بالینی، چندین روش برای تشخیص زودهنگام بیماری موجود می باشد، اما قابلیت این روش ها محدود بوده است. در نتیجه، مطالعات بسیاری برای تشخیص خودکار بیماری صورت گرفته است. هوش مصنوعی راه حل های فنی بالقوه ای را دراختیار جامعه پزشکی قرار داده تا بر اساس علایم بالینی تشخیص سریع صورت گیرد. دراین پژوهش باکمک یک پرسشنامه علایم بالینی (تب، سرفه، گلودرد، تنگی نفس، ضعف، حس چشایی وبویایی، محیط) بیمار بررسی شده، سپس داده های ورودی به یکی ازروش های سیستم مبتنی برقانون یا سیستم فازی مورد بررسی قرارمی گیرد، درروش فازی باکمک الگوریتم فراابتکاری حسابی پارامتر وزن بهینه گردیده سپس منطق فازی با وزن بهینه شده برای داده ها بکارگرفته می شود. درپایان خروجی به یکی از صورت های فردسالم، کروناخفیف، کرونا متوسط، کرونا شدید نشان داده می شود. این مقاله برروی چندین پایگاه داده که بترتیب حدود 600داده ازطریق پرسشنامه توسط افراد تکمیل شده، 2000 داده که سازمان جهانی بهداشت برای بیماران کرونایی منتشرکرده وحدود 400داده که ازطریق داده های بیمارستانی فراهم گردیده است. ملاحظه گردیددر این سیستم میزان دقت برابربا 98%، حساسیت100%، ویژگی 98% و نمره اهمیت 95 % می باشد.
    کلیدواژگان: تشخیص، بیماری عفونی کووید-19، منطق فازی سوگنو، الگوریتم فراابتکاری حسابی، مبتنی برقانون روبه جلو
  • مریم نیری*، حامد طاهری، فاطمه استواری صفحات 63-69
    تک لایه تنگستن دی سولفید (WS2) به دلیل دارا بودن شکاف نوار مستقیم و شدت نوردهی بالا، نوید بخش بسیار خوبی برای استفاده در دستگاه های نوری می باشد. در این پژوهش، تک لایه WS2 را در شرایط دمایی کنترل شده سنتز و فیلم های تولید شده را با استفاده از طیف سنجی مادون قرمز (FT-IR)، رامان، اشعه ایکس (XRD) و تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مشخصه یابی کردیم. نتایج نشان می دهد که ورود گاز آرگون به عنوان حامل، باعث بهبود کیفیت لایه شده و سطح رشد WS2 را افزایش می دهد و در نتیجه فیلم ها ضخامت پوششی متوسط 43 نانومتری را نشان می دهند. با کنترل دمایی رشد و ورود به موقع گاز حامل آرگون به طور موثرتری پیش ساز WO3 کاهش یافته و از اکسیداسیون تک لایه های سنتز شده محافظت می شود. نتایج بدست آمده حاکی از سنتز کامل ساختار دو بعدی تک لایه با صفحات متشکل از اندازه کریستالی حدود 26 نانومتر با ضخامت در حدود 43 نانومتر می باشد.
    کلیدواژگان: تک لایه، تنگستن دی سولفید، روش CVD، طیف سنجی رامان
  • مجتبی سلیمانی، علی آقاگل زاده*، مهدی ازوجی صفحات 71-92
    اخیرا، روشی برای ترکیب تصاویر چندنوری بر مبنای تفکیک ساختاری تصویرها به سه بخش، شامل قدرت سیگنال، ساختار سیگنال و میانگین سیگنال، ارایه شده است. در این مقاله، به دنبال استفاده از این نحوه تفکیک، برای ترکیب تصویرها در حوزه های دیگر، از جمله تصاویر چندحالته پزشکی، تصاویر چندکانونی و تصاویر مادون قرمز و مریی هستیم. برای افزایش کیفیت ترکیب، علاوه بر معرفی ضریب وزنی پیشنهادی در تفکیک ساختاری، از تبدیل کانتورلت و تشکیل ساختار هرمی نیز استفاده شده است. ابتدا با به کارگیری تبدیل کانتورلت، هر یک از K تصویر اولیه ورودی، به زیرباندهای فرکانس پایین و فرکانس بالا، بازنمایی می گردند. سپس، تمامی زیرباندهای متناظر (حاصل از مقیاس ها و جهت های یکسان در کانتورلت)، به صورت مجزا و در یک روند تکراری، با یکدیگر ترکیب می شوند. در این روند تکراری، ابتدا برای هر یک از K زیرباند متناظر، یک ساختار هرمی مجزا (شامل لایه های تقریب و جزییات) ایجاد می گردد. این لایه ها، با نمونه برداری کاهشی زیرباندها و تفکیک ساختاری مبتنی بر ضریب وزنی جدید پیشنهادی، به دست می آیند. سپس، عمل ترکیب، در جهت معکوس ساختار هرمی، انجام می گیرد و تصویر ترکیب شده مربوط به K زیرباند متناظر مدنظر، حاصل می گردد. با تکرار این روند، تصویر ترکیب شده برای تمامی زیرباندهای متناظر، به دست خواهد آمد. در انتها، تصویر ترکیب شده نهایی، با اعمال تبدیل کانتورلت معکوس، روی تصویرهای ترکیب شده زیرباندها، حاصل می گردد. مقایسه های متعدد بصری و کمی با 7 روش متداول در این حوزه انجام شده است. از لحاظ بصری، روش پیشنهادی بالاترین کیفیت را ارایه می دهد. در مقایسه های کمی نیز که بر اساس 6 معیار مختلف صورت
    کلیدواژگان: ترکیب تصاویر، تفکیک ساختاری تصویر، تبدیل کانتورلت، ساختار هرمی، ضریب وزنی پیشنهادی
  • پیمان نعمت الهی* صفحات 93-102
    در اغلب کاربردهای شبکه های حسگر بیسیم امکان شارژ کردن باتری گره ها وجود ندارد، بنابراین پروتکل های طراحی شده برای این شبکه ها باید حتی المقدور انرژی-کارآمد باشند. خوشه بندی، یکی از رویکردهای اصلی برای طراحی پروتکل های انرژی-کارآمد و مقیاس پذیر شبکه های حسگر بیسیم است. استفاده از خوشه ها سربار ارتباطی ناشی از ارسال داده ها و در نتیجه مصرف انرژی و تداخل امواج بین گره ها را کاهش می دهد. علیرغم اهمیت خوشه بندی در شبکه های حسگر بیسیم، تاکنون معیارهایی برای ارزیابی کیفیت خوشه های حاصل از الگوریتم های خوشه بندی ارایه نشده است. در این مقاله، پس از ارایه چندین معیار برای ارزیابی کیفیت خوشه های تشکیل شده در پروتکل های خوشه بندی مختلف، این معیارها با استفاده از منطق فازی ترکیب می شوند. با کمک معیار فازی حاصل بهتر می توان کیفیت خوشه های تشکیل شده در الگوریتم های مختلف خوشه بندی را با هم مقایسه کرد. در پایان، درستی و امکانپذیر بودن این معیار ارزیابی فازی، با شبیه سازی سه پروتکل کاربردی و مقایسه نتایج ارزیابی معیارها با آنچه در واقعیت اتفاق افتاده است صحت سنجی می شود.
    کلیدواژگان: خوشه بندی، منطق فازی، کارآمدی انرژی، طول عمر شبکه، شبکه حسگر بیسیم
  • بنیامین کتانچی، علی اصغر شجاعی*، مهدی یعقوبی، حسین لطفی صفحات 103-118
    تجدید ارایش فیدرهای شبکه توزیع یکی از راهبردهای شناخته شده و موثر در شبکه توزیع است که به منظور بدست آوردن یک پیکربندی بهینه جدید برای فیدرهای توزیع با مدیریت وضعیت سوییچ ها در شبکه توزیع انجام میگیرد. در این مطالعه، مساله چند هدفه تجدید ارایش شبکه توزیع در حضور بهینه منابع تولید پراکنده و واحدهای خازنی در قالب چند هدفه فرموله شده است. توابع هدف متداول در مساله تجدید ارایش شامل تلفات توان و انحراف ولتاژ میباشندکه اهداف مهمی در سیستم های توزیع سنتی هستند، معمولا به توابع هدف قابلیت اطمینان و حفظ ولتاژ توجه کمتری شده است. از این رو اهدف اصلی این مطالعه بهبود قابلیت اطمینان و حفظ ولتاژ از طریق حل مساله تجدید ارایش فیدرهای توزیع میباشد.به همین منظور، شاخص انرژی توزیع نشده و شاخص پایداری ولتاژ به عنوان توابع هدف قابلیت اطمینان و حفظ ولتاژ تعریف شده اند. پیچیدگیهای ذاتی مساله تجدید ارایش شبکه توزیع، ارایه یک راه حل کاربردی و مقاوم به منظور غلبه بر پیچیدگی های این مساله را تبدیل به یک چالش جدی کرده است، به همین منظور، الگوریتم بهینه سازی بهبود یافته جستجوی گرانشی برای حل این مساله بهینه سازی ارایه شده است. به منظور نشان دادن کارایی روش پیشنهادی، بر روی سیستم تست 33 باسه تست شده است، همچنین نتایج حاصل از بهینه سازی با نتایج سایر الگوریتم های تکاملی از قبیل اجتماع ذرات و جهش قورباغه مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: تجدید ارایش شبکه توزیع، منابع تولید پراکنده، الگوریتم بهبود یافته جستجوی گرانشی، انرژی توزیع نشده، شاخص پایداری ولتاژ
  • علی اصغر پیرخلیلی، محمود رستمی ورنوسفادرانی*، مجتبی دهقان منشادی صفحات 119-133
    در این مقاله از روش هیدرودینامیک ذرات هموار (SPH) با شرط مرزی دینامیک برای شبیه سازی سه بعدی جریان سیال در یک پمپ گریز از مرکز استفاده شده -است. نوسانات شدید در میدان فشار و سرعت یکی از مشکلات عمده در این روش است. در این مقاله، نوسانات با استفاده از الگوریتم های دلتا و شیفت تصحیح شده -اند. شبیه سازی عددی با لزجت واقعی سیال (لایه ای و آشفته) انجام شده است. اعتبار سنجی این روش حاکی از آن بود که در حالت لزجت واقعی سیال باید از الگوریتم دلتا و شیفت به صورت همزمان استفاده کرد تا تطابق خوبی با داده های آزمایشگاهی حاصل شود. برای صحت سنجی نتایج پمپ، مقایسه ای بین خروجی های عددی با منحنی های عملکردی پمپ EN 125-315 شرکت پمپیران در شرایطی نسبتا مشابه انجام شد. نتایج این مقایسه حاکی از آن بود که خطای شبیه سازی مقادیر هد، توان مصرفی و بازده پمپ نسبت به داده های تجربی به ترتیب حدود 12، 5/5 و 16 درصد بوده اند.
    کلیدواژگان: هیدرودینامیک ذرات هموار، تصحیح فشار و سرعت، پمپ گریز از مرکز
  • ایرج فاضلی فارسانی، بهمن اسدی* صفحات 135-145
    پره های درحال حرکت درمسیر دایروی کاربردهای صنعتی زیادی دارد از این جمله می توان به کاربرد آنها در بعضی از توربوماشین ها اشاره نمود. درتوربوماشین های مدرن تر مثل کمپرسورهای موتورهای جت شرایط جریان کاملا تراکم ناپذیر می باشد از طرفی بررسی دو بعدی جریان در اطراف این تیغه ها که خیلی از مشخصه های جریان را نشان می دهد و نیز بخاطر ساده کردن مساله معمولا امری اجتناب ناپذیر است. در این راستا روش شبیه سازی گردابه های بزرگ و RANS به منظور شبیه سازی جریان حول ایرفویل ناکا 0012 حالت های مختلف ایرفویل ثابت و دوار با زوایه حمله مخالف و حالت پروانه سه بعدی اجرا شده است. ضرایب لیفت، درگ و گشتاور و جریان جرمی مدل های S-A، RNG، SST، RSM و LES باهم مقایسه شده است. در بین روش های آشفتگی بهترین نتیجه برای ضرایب لیفت، درگ و گشتاور و جریان جرمی روش LES با توجه به میانگین گیری مکانی و استفاده از زیر شبکه اسماگورنسکی نسبت به روش های متوسط گیری زمانی بدست آمده است.
    کلیدواژگان: ایرفویل دوار، کوریولیس، RANS، گردابه های بزرگ
  • دانش میرزائی*، مصطفی سیاح بادخور، محمدرضا رضائی صفحات 147-157
    در این مقاله به تحلیل میدان جریان و انتقال حرارت جابجایی اجباری سیالات غیرنیوتنی درون کانال با موانع دوکی شکل پرداخته شده است. در ابتدا پس از بررسی معادلات حاکم و شرایط مرزی حاکم بر مسیله، استقلال حل از تعداد شبکه صورت گرفته است. سپس نتایج تحقیق حاضر در دو حالت برای سیالات نیوتنی و غیرنیوتنی با مطالعات مشابه پیشین صحت سنجی شده است. اثرات پارامترهای مختلفی مانند اثر آرایش موانع دوکی، اثر قطر موانع و اثر دنباله موانع مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین اثر شاخص های توانی مختلف سیال غیرنیوتنی و تاثیر آن بر ضریب درگ و عدد ناسلت مورد بررسی قرار داده شده است. با بررسی نتایج مشخص شد که به ازای کلیه پارامترهای مورد بررسی، آرایش جابجا شده موانع دوکی نسبت به حالت آرایش منظم، میزان انتقال حرارت بیشتری داشته است. نتایج این تحقیق نشان داد که با افزایش قطر و دنباله موانع، میزان انتقال حرارت از موانع کاهش می یابد. همچنین با افزایش قطر پیشانی موانع، ضریب درگ فشاری و اصطکاکی افزایش پیدا می کند. در انتها با بررسی رفتار سیال غیرنیوتنی مدل توانی مشخص شد که با افزایش شاخص توانی عدد ناسلت کاهش پیدا یافته و برای سیالات غیرنیوتنی باریک شونده (n<1) میزان افت های اصطکاکی و فشاری کمتری به دست آمده است.
    کلیدواژگان: سیال غیر نیوتنی، مانع دوکی شکل، حل عددی، شاخص توانی
  • دانیال قهرمانی مقدم*، مسعود میر، فاطمه زهرا رنجبر، مهناز گل مارشک صفحات 159-169
    با توجه به استفاده روزافزون از نانولوله ها در صنایع مختلف، بررسی خواص مکانیکی این نانو ساختارها از اهمیت بالایی برخوردار است. امروزه به دلیل خواص فوق العاده که نانولوله ها در علوم مختلف از خود نشان دادند مورد توجه بسیاری از دانشمندان قرار گرفته اند. نانو لوله های نیتریدبور شکلی از نیتریدبور هستند که از لحاظ ساختاری بسیار شبیه نانولوله های کربنی می باشند. مطالعات زیادی برای دستیابی به خواص مکانیکی این مواد انجام شده است که دانشمندان با روش های مختلفی به این مهم دست یافته اند. اما همواره پیدا کردن راه حلی آسان و ساده مورد توجه بسیاری از دانشمندان بوده است که همچنان برای رسیدن به آن در تلاش هستند. در این مطالعه خواص مکانیک مولکولی و مکانیک جامد نانولوله نیترید بور با استفاده از مدل مکانیکی برای پیش بینی مدول یانگ مورد مطالعه قرار گرفته است؛ و از یک ساختار فضایی متشکل از یک سلول واحد استفاده شده است تا پاسخ مکانیکی نانولوله نیترید بور را به بارگذاری اعمال شده شرح دهد. با توجه به این فرض، یک سلول واحد جدید، با نام سلول واحد مکانیکی، در اینجا برای ساخت یک صفحه نیترید بور یا جداره نانولوله های نیترید بور معرفی شده است. تحلیل-های ارایه شده در این پژوهش یک روش ساده برای پیش بینی مدول یانگ نانولوله های نیترید بور را ارایه می دهد و نتایج بدست آمده با داده های تجربی و نظری مطابقت خوبی دارد.
    کلیدواژگان: نانو لوله، نیترید بور، مدول یانگ، روش انرژی، سلول واحد مکانیکی
  • محمدرضا صالحی کلاهی، حسین معین خواه*، حسین رحمانی، اردشیر محمدزاده صفحات 171-185

    ربات های موازی در بسیاری از زمینه های صنعتی و پزشکی نظیر ماشین ابزار، شبیه ساز پرواز، توان بخشی، جراحی و غیره به صورت گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته اند. ربات های موازی را می توان با قابلیت پیکربندی متغیر نیز طراحی نمود. این قابلیت امکان در اختیار داشتن ربات هایی با درجات آزادی متفاوتی را بر پایه یک ساختار اصلی به کاربر می دهد. ربات های موازی دارای محدودیت هایی نظیر کوچک و نامنظم بودن فضای کاری و وجود نقاط تکین در آن فضا می باشند که برای استفاده مناسب از این نوع ربات ها بایستی سینماتیک و فضای کاری آن ها مورد بررسی قرار گیرد. در این پژوهش تحلیل سینماتیک و فضای کاری یک ربات موازی سه درجه آزادی با پیکربندی متغیر مورد بررسی قرار می گیرد. این ربات قابلیت تغییر پیکربندی بین دو حالت تریسپت (دو درجه آزادی دورانی و یک انتقالی) و کروی (سه درجه آزادی دورانی) را دارا می باشد. به منظور انجام تحلیل سینماتیک، با استفاده از روش هندسی، معادلات سینماتیک معکوس استخراج و سپس با تحلیل سرعت، ماتریس های ژاکوبین استخراج می گردند. جهت اعتبار سنجی معادلات سینماتیکی، نتایج حل این معادلات با خروجی شبیه سازی ربات در نرم افزار ادامز مقایسه شده است. با مطالعه توزیع دترمینان ماتریس ژاکوبین و شاخص وضعیت سینماتکی، وضعیت تکینگی های درون فضای کار تعیین شده و سپس فضای کاری ربات با لحاظ نمودن قیود سینماتیکی و حذف نقاط تکین، به صورت جستجوی نقطه به نقطه فضا، به دست می آید. از نتایج این پژوهش می توان برای طراحی مسیر جهت کاربردهای پزشکی و صنعتی استفاده نمود.

    کلیدواژگان: ربات موازی، پیکربندی متغیر، سینماتیک، فضای کاری، نقاط تکین
  • فرزانه ربانی، مهدی نصرآبادی*، سید علیرضا ذوالفقاری صفحات 187-200

    سیستم های ذخیره انرژی حرارتی می توانند نیاز به انرژی در زمان بیشینه تقاضا را کاهش دهند. در این سیستم، انرژی در زمان غیر اوج ذخیره می شود و در زمان اوج مصرف، امکان استفاده از این انرژی برای مصرف کننده فراهم می گردد. در تحقیق حاضر عملکرد سیستم ذخیره سازی انرژی در اتصال با برج خنک کن، به عنوان تنها منبع سرمایشی سیستم سرمایش سقفی مورد ارزیابی قرار گرفته است. با توجه به اینکه عملکرد برج خنک کن به شرایط محیطی بستگی دارد، عملکرد سیستم سرمایشی مذکور در مناطق مختلف آب و هوایی بررسی شده است. عملکرد این سیستم برای چهار شهر تهران، شیراز، تبریز و بندرعباس که به ترتیب به نمایندگی از اقلیم های معتدل و مرطوب، گرم و خشک، سرد و گرم و مرطوب انتخاب شده اند بررسی شده است. نتایج تحقیق نشان می دهد که با ذخیره سازی آب سرد تولیدی توسط برج خنک کن در ساعات غیر اوج مصرف و استفاده از این آب سرد در ساعات اوج مصرف، مقادیر بیشینه ضریب عملکرد سیستم سرمایشی برای شهرهای تهران، شیراز، تبریز و بندرعباس به ترتیب 5/8، 14، 5/12 و 10 حاصل می گردد. همچنین، با استفاده از این سیستم در بیشتر ساعات کارکرد سیستم سرمایش، دمای آب ارسالی به سیستم سرمایش سقفی حداقل 2 تا C 3 کمتر از دمای آب خروجی از برج می باشد که مزیت استفاده از مخزن ذخیره حرارتی را مخصوصا در ساعات اوج مصرف نشان می دهد. نتایج تحقیق حاکی است که سیستم طراحی شده در شهر تهران با اقلیم معتدل و مرطوب قادر به تامین شرایط آسایش حرارتی در 90% ساعت های اداری است.

    کلیدواژگان: ذخیره ساز انرژی حرارتی، برج خنک کن، سرمایش تابشی، آسایش حرارتی، ضریب عملکرد
  • محمدحسین نجف زاده، محمدرضا سردشتی بیرجندی*، فرهاد شهرکی، سمیه منصوری صفحات 201-228

    بخش عظیمی از انرژی حرارتی مصرفی در صنایع انرژی بر پس از خروج از فرایند تلف می شوند. مقداری از این حرارت اتلافی با روش های مختلفی مانند تولید انرژی الکتریکی، تولید هوای گرم برای فرایند تولید و یا تهیه آب گرم قابل بازیافت می باشد. در ایران همواره صنعت سیمان از استفاده بهینه منابع از جمله انرژی، با توجه به وجود یارانه انرژی، به دور بوده است. در این تحقیق اتلاف حرارتی از سیستم پخت کارخانه سیمان سفید نی ریز به عنوان صنعت نمونه کشوری جهت ارزیابی تولید همزمان حرارت و برق با به کارگیری چرخه رانکین آلی که مولد توان الکتریکی است در نرم افزار اسپن پلاس V12 مورد بررسی قرار گرفته شده است. این ارزیابی برای محاسبه اتلاف حرارتی شامل موازنه جرم و انرژی بر روی سیستم پخت و نیز موازنه انرژی بر روی سیستم ماقبل پخت انجام می گردد. انرژی های گرمایی بدست آمده وارد سیکل رانکین شده و توسط توربین به انرژی تبدیل می گردد. نتایج نشان می دهد از بازیافت انرژی، 635 کیلووات انرژی الکتریکی تولید گردید که منجر به حذف 5/317 کیلوگرم بر ساعت گاز گلخانه ای می گردد.

    کلیدواژگان: کوره سیمان، بازیافت انرژی، اتلاف حرارتی، سیکل رانکین آلی
  • محمدباقر فتحی، امیر معبودی*، فرشاد نژادشاه محمد صفحات 229-240
    در تحقیق حاضر، اصلاح آبرانی سطح کانی کوارتز توسط جذب نانوذرات آبران پلی استایرن و گرافن به کمک شبیه-سازی دینامیک مولکولی مورد بررسی قرار گرفت. شبیه سازی ها روی سطح کانی بشدت آبدوست کوارتز (001) انجام گرفت. نانوذرات پلی استایرن با درصد پوشش های مختلف سطح و نانوشیت های گرافن بصورت یک، دو، چهار و شش لایه ایجاد و جذب آن بر روی سطح کوارتز شبیه سازی شد.سپس زاویه تماس، ممان دوقطبی های مولکولهای آب و اندرکنش های درون مولکولی و بین‏مولکولی مابین نانوذرات مختلف، سطح کوارتز به عنوان یک بستر فوق آبدوست و مولکول‏های آب تشکیل دهنده قطره بعنوان شاخص ترشوندگی، مورد اندازه گیری قرار گرفتند. تحلیل نتایج حاصل از انجام شبیه سازی ها نشان داد که سطح بکر و بدون پوشش کانی کوارتز یک توزیع بالا ولی نامتقارن از بار الکتریکی تحمل میکند که موجب ایجاد تنش شدید سطحی و رفتار آبدوستی شدید سطح کانی می شود. ولی، با جذب نانوذرات پلی استایرن و گرافن، رفتار ترشوندگی سطح دگرگون شده و به آبران تغییر می یابد. تغییرات در انرژی سطح ناشی از جذب نانوذرات نیز، متقابلا سبب تغییرات گسترده در آرایش ممان دوقطبی مولکول های آب نانوقطرات شکل گرفته بر روی سطح کوارتز می گردد.
    کلیدواژگان: ترشوندگی، کوارتز، نانوذرات پلی استایرن، نانوذرات گرافن، شبیه سازی دینامیک مولکولی
  • سجاد آذرخش، محمدجواد رضوانی*، عادل مقصودپور صفحات 241-253

    در این مقاله، به منظور فراهم نمودن جذب انرژی در لوله های مخروط جدارنازک تحت فرآیند وارونگی، مدل جدیدی از جاذب مخروط چند جزیی با درپوش کروی ارایه شده است. برای این منظور، با ایجاد پله هایی در طول لوله، یک مخروط با طول زیاد به جزءهای کوچکتر با طول ها و قطرهای مختلف تقسیم می شود. هنگامی که لوله تحت بارگذاری محوری قرار می گیرد، فرآیند تغییر شکل و اتلاف انرژی در این جاذب انرژی به دو مرحله تقسیم می شود. مرحله اول تغییر شکل درپوش کروی و مرحله دوم وارونگی آزاد هر جزء مخروط در داخل جزء بعدی می باشد. به عبارتی با پیچ خوردن لبه جزءها و سپس کشیده شدن دیواره لوله به سمت داخل، وارونگی آزاد شکل می گیرد. بنابراین اتلاف انرژی با خمیدگی درپوش کروی، پیچ خوردن لبه جزءها و انقباض محیطی در دیواره لوله هر جزء بوجود می آید. در این مطالعه، با استفاده از شبیه سازی عددی توسط نرم افزار آباکوس، اثر پارامترهای هندسی شامل نوع درپوش، تعداد جزءهای مخروط و زاویه نیم راس بر روی مشخصات ضربه پذیری لوله های مخروط چندجزیی بررسی می شود. همچنین، به منظور بررسی صحت شبیه سازی عددی، تعدادی تست تجربی انجام گردید که نتایج قابل قبولی حاصل شده است. نتایج نشان می دهد، که مدل جاذب پیشنهادی می تواند جایگزین مناسبی برای جاذب های انرژی تحت فرآیند کمانش پیش رونده باشد

    کلیدواژگان: چند جزء، مخروط، درپوش کروی، وارونگی آزاد، بیشینه نیروی اولیه
  • سید ابراهیم قاسمی* صفحات 255-262

    در این مقاله، جریان آرام یک سیال تراکم ناپذیر و ویسوالاستیک داخل یک کانال با دیواره های متخلخل با استفاده از روش هوموتوپی مجانبی بهینه تحت بررسی قرار گرفته است. جریان داخل کانال به صورت پایا در نظر گرفته شده و از مدل دارسی برای شبیه سازی اثرات درگ روی جریان ناشی از محیط متخلخل استفاده شده است. معادلات حاکم بر مسیله به معادلات دیفرانسیل معمولی غیر خطی تبدیل شده و حل میگردند که برای اثبات درستی حل، بخشی از نتایج با نتایج عددی بدست آمده مقایسه شده است. اثرات عدد دارسی، عدد دبورا و عدد رینولدز روی توزیع سرعت مورد تحلیل قرار میگیرند. بر اساس مقایسه صورت گرفته، توانایی و دقت بالای این روش برای حل مسیله مورد نظر مشخص گردیده است. در نهایت، می توان نتیجه گرفت که این روش را می توان به عنوان روشی قابل اعتماد برای حل جریان داخلی سیال درون کانالی با دیواره متخلخل به کار گرفت.

    کلیدواژگان: جریان سیال، مدل سازی عددی، کانال نفوذ پذیر، معادله مومنتوم
  • محمد صالح آبادی، مجتبی دهقان منشادی*، حامد باقری اسفه صفحات 263-277
    در این مقاله اثر استفاده از روش عددی مرتبه بالای ونو در آشکار سازی نوسانات ناشی از تداخل شاک-شاک و شاک-اغتشاش با رویکرد بهینه سازی روش عددی مورد بررسی قرار گرفته است. دو نسخه ی جدید از روش ونو اتا-زی با رویکرد بهینه سازی تابع همواری توسعه یافته است که به منظور رفتار بهینه در نقاط اکسترمم نسبی توسعه یافته است. کد عددی مورد آزمون های بسیاری واقع شده است، از جمله انواع لوله شاک یک و دو بعدی، مساله لکس، مساله شو-اشر، و مسایل تداخل شاک و اغتشاش. نتایج تعدادی از آزمون های یک و دو بعدی، به عنوان صحت سنجی کد در این مقاله ارایه شده است. در میان مساله های حل شده، مساله تداخل شاک-حباب نشاندهنده ی اتلاف عددی کمتر روش های خانواده توسعه یافته در مقایسه با روش مشابه ونو اتا-زی است. همچنین در مقایسه با دو روش مشابه همین خانواده، روش ارایه شده پایداری و تقارن بیشتری را نشان می دهد که امکان استفاده ی بهینه در مسایل کاربردی را افزایش می دهد.
    کلیدواژگان: روش عددی مرتبه بالا، جریان مافوق صوت، اغتشاش، اتلاف عددی، تابع همواری
  • حامد جباری*، نوشین بیگدلی صفحات 279-294
    ناباروری مردان به عنوان یک عامل موثر، می‏تواند زندگی زوج‏های نابارور را تحت تاثیر قرار دهد. مورفولوژی سر اسپرم یک مرحله مهم در ارزیابی و بررسی مایع منی در ناباروری مردان است. کمبود نمونه‏ های مربوط به ناهنجاریهای سر اسپرم در مقایسه با نمونه‏ های سر اسپرم طبیعی، می‏تواند طبقه بندی تصاویر سر اسپرم را به یک مسیله طبقه بندی نامتوازن تبدیل کند. با عدم توانایی الگوریتم های طبقه بندی رایج، شبکه های عصبی کپسول با درنظر گرفتن ارتباطات فضایی ویژگی‏ ها، در مقایسه با سایر شبکه‏‏‏ های عمیق بستر مناسبی را برای طراحی مدل‏ های طبقه بندی نامتوازن فراهم می‏‏کنند. هم چنین شبکه‏ های مولد متخاصم با تولید نمونه ‏های مصنوعی مناسب کمک شایانی به بهبود طبقه بندی نامتوازن تصاویر می‏ کنند. به‏ همین‏ منظور در این مقاله یک معماری جدید بر اساس شبکه‏ های کپسولی و شبکه‏ های مولد متخاصم برای ارزیابی طبقه بندی نامتوازن تصاویر سر اسپرم انسان معرفی میگردد. بررسی و مقایسه مدل پیشنهادی با سایر مدلهای یادگیری عمیق در طبقه بندی متوازن و نامتوازن تصاویر سر اسپرم انسان، نشان از برتری مدل پیشنهادی داشت. در بررسی روش‏های عمومی افزایش داده با مدل پیشنهادی برای افزایش داده این نتیجه حاصل شد که روش ‏های عمومی از مقاومت کمتری در کاهش تعداد داده ‏ها نسبت به مدل پیشنهادی برخوردار است. این مدل،‏ طبقه ‏بندی متوازن تصاویر سر اسپرم را با دقت 98/1 درصد انجام داد. هم‏‏چنین مدل پیشنهادی تا عدم توازن دسته اقلیت به اکثریت 1:25، حساسیت بالای 80 درصد را حفظ کرد که نشان از عملکرد مناسب آن در طبقه بندی نامتوازن تصاویر اسپرم دارد.
    کلیدواژگان: طبقه ‏ بندی نامتوازن، اسپرم انسان، ناباروری، شبکه مولد متخاصم، شبکه عصبی کپسول، یادگیری عمیق
|
  • Amin Moradbeiky, Vahid Khatibi *, Mehdi Jafari Pages 1-16
    Accurate estimation of required effort for software development plays an important role in the success of the software project. This is always a challenging issue due to the intangible nature of the software project. Therefore, a large category of researches have been performed to develop accurate tools to estimate the required efforts for software development. According to the presented papers in related works, the adoption of methods to identify the types of relationship between software project features and features affecting the required effort for software development have a significant impact on effort estimation accuracy increment. In addition, the effectiveness of various features on the software development effort estimation is different. So, the feature effectiveness determination is advantageous in increasing the effort estimation accuracy. This paper presents a new model consisting of sub-models for project features analyzing and it uses a new and accurate heuristic algorithm called Atom Search Optimization (ASO) Algorithm to configure tools and data modeling methods. The presented model in this article is designed in multiple layers and the sub-models are organized in separate layers. The organizations of sub-models are in such a way to increase performance of other layers and ultimately increase the final estimate accuracy. In accuracy evaluation of the proposed model, 3 data sets from real projects are used and the comparisons of the results with different methods are presented. Based on the results, the proposed model leads to significant improvement of final effort estimation accuracy.
    Keywords: Atom Search Optimization, Development Effort Estimation, machine learning, Software Project
  • Ehsan Farrokhi Lahromi, Hoda Ghoreishy *, Roya Ahmadiahangar Pages 17-30
    This article presents a new energy management strategy (EMS) for optimal power allocation in the battery/supercapacitor hybrid energy storage (HESS) in DC microgrid applications. The proposed system is composed of a semiactive structure where the supercapacitor is directly connected to DC bus. In this structure, since the main purpose of the HESS is to maintain the DC bus voltage at the desired value, controlling the supercapacitor becomes more important. While, in the semi-active structure, there is no control on the supercapacitor. In this paper, by considering the supercapacitor current as a cost function in the optimization problem, this challenge has been solved. Also, in the case of microgrid excess power mode, a new cost function has been considered to charge the battery with a constant current to reduce the charging time and improve its lifespan. Another objective is to increase battery life by responding the supercapacitor to the sudden power changes and drawing a smooth current from the battery. In order to online determination of the optimal global solution, this multi-objective problem has been converted into a single-objective problem by use of the weighted method and then solved using KKT conditions. Therefore, real-time implementation is the main advantage of the proposed method. Finally, using simulation, the performance of the proposed method is compared with an adaptive cutoff frequency filter-based method and fuzzy logic method, in three 24 seconds different scenarios, in terms of the DC bus voltage regulation, the battery peak current, and the battery state of charge (SoC).
    Keywords: Supercapacitor, Battery, Optimization, DC microgrid, Hybrid energy storage. Energy Management
  • Yousef Neyshabouri *, Mohammad Farhadi-Kangarlu Pages 31-45
    Static Synchronous Compensator (STATCOM) is a shunt grid connected converter used for reactive power/current compensation in electrical networks. Owing to its advantages, cascaded H-bridge inverter with unequal capacitive dc links is utilized in STATCOM application in this paper. In STATCOM application, the voltages of capacitors have to be controlled in addition to reactive current/power control. The studied inverter is composed of cascaded H-bridge cells with capacitive and unequal voltages which makes the regulation and balancing the voltages of capacitors, challenging. In this paper, a strategy based on model predictive control is proposed to meet the control objectives. First, the discrete-time model of the inverter is derived to predict the control variables and then a multi-objective cost function is developed. The input of the multi-objective optimization is the inverter switching states and the proposed control method controls the active and reactive power exchanged with the grid and the voltages of capacitors in each cell. Also, it mitigates the switching frequency in the high-voltage cell. The simulation results are provided on a 27-level asymmetric CHB based STATCOM.
    Keywords: Cascaded H-bridge Inverter, Reactive Power Compensation, Static Synchronous Compensator (STATCOM), Capacitor Voltage Balancing, Model Predictive Control
  • Faezeh Ebrahimi *, Alireza Azari Moghaddam, Mohsen Nejad Khairullah Pages 47-61
    The last two years have been the most critical and critical period of the Covid-19 pandemic.This disease has affected most aspects of life around the world. From a clinical point of view, several methods are available for early diagnosis of the disease, but the capabilities of these methods have been limited. As a result, many studies have been conducted to automatically diagnose the disease. Artificial intelligence has provided potential technical solutions to the medical community to make quick diagnosis based on clinical symptoms.In this research, the patient's clinical symptoms (fever, cough, sore throat, shortness of breath, weakness, sense of taste and smell, environment) are examined with the help of a questionnaire,then the input data is examined by one of rule based system or fuzzy system methods, in the fuzzy method with the help of arithmetic meta-heuristic algorithm. The optimized weight parameter is then applied to the data with the optimized weight fuzzy logic. At the end, the output will be shown as healthy person, weak corona, middel corona, high corona. This article is based on several databases, in which about 600 data have been completed by individuals through questionnaires, 2000 data have been published by the World Health Organization for corona patients, and about 400 data have been provided through hospital data. It was observed that in this system, the accuracy rate is equal to 98%, sensitivity is 100%, specificity is 98% and the F- score is 95%.
    Keywords: Diagnosis, infectious disease covid-19, Sogno', s fuzzy logic, Arithmetic meta-heuristic algorithm, Forward chaining rule based
  • Maryam Nayeri *, Hamed Taheri, Fatemeh Ostovari Pages 63-69
    Monolayer WS2 offers great promise for use in optical devices due to its direct bandgap and high photoluminescence intensity. In this way, large-area and high-quality materials are essential for the implementation of technological applications. In this research, we Synthesize the WS2 monolayer under controlled temperature conditions and characterize the films using Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), Raman, x-ray photoelectron spectroscopies, and scanning electron microscope (SEM). The results show that with the introduction of argon gas as a carrier, the quality of the layer improves, and the growth level of WS2 increases, and as a result, the films show an average coating thickness of 43 nm. By controlling the growth temperature and timely entry of argon-carrying gas, the WO3 precursor is more effectively reduced and the oxidative etching of the synthesized monolayers is protected. The addition of hydrogen more effectively reduces the WO3 precursor and protects against oxidative etching of the synthesized monolayers. The obtained results indicate the complete synthesis of a two-dimensional structure (2D) of a single layer with sheets consisting of a crystal size of about 26 nm with a thickness of about 43 nm.
    Keywords: monolayer, WS2, CVD method, Raman spectroscopy
  • Mojtaba Soleimani, Ali Aghagolzadeh *, Mehdi Ezoji Pages 71-92
    Recently, a method for multi-exposure images fusion based on structural decomposition of images into three parts including signal strength, signal structure and signal mean has been introduced. In this paper, we seek to use this decomposition, for images fusion in other fields, including multimodal medical, multi-focus, and infrared and visible images. To increase the fusion quality, besides the introduction of the proposed weighting factor in the structural decomposition, contourlet transformation and the pyramidal structure have also been used. First, each of the K input images are represented into low frequency and high frequency subbands, by using contourlet transform. Then, all the corresponding subbands (resulting from the same scales and directions) are fused with each other, separately and in an iterative process. In this iterative process, first, a separate pyramid structure (including approximation and detail layers) is created for each of the corresponding K subbands. These layers are obtained by the down-sampling of subbands and structural separation based on the proposed new weighting factor. Then, the fusion is performed in the reverse direction of the pyramidal structure and the fused image of the K corresponding subband is obtained. By repeating this process, the fused image will be obtained for all the corresponding subbands. At the end, the final fused image is obtained by the inverse contourlet transformation on the fused images of the subbands. Several visual and quantitative comparisons, with 7 common methods in this field, have been made. In the visual aspect, the proposed method shows the highest quality.
    Keywords: image fusion, Image Structural Decomposition, Contourlet Transform, Pyramidal Structure, Proposed Weighting Factor
  • Peyman Neamatollahi * Pages 93-102
    In most applications of wireless sensor networks, it is not possible to charge the nodes' batteries, so the protocols designed for these networks must be as energy-efficient as possible. Clustering is one of the main approaches to designing energy-efficient and scalable protocols for wireless sensor networks. The use of clusters reduces the communication overhead caused by data transmission as well as energy consumption and wave interference between nodes. Despite the importance of clustering in wireless sensor networks, no criteria have yet been proposed to evaluate the quality of clusters derived from clustering algorithms. This paper defines several criteria for evaluating the quality of clusters formed in different clustering protocols. Then, these criteria are combined using fuzzy logic. With the help of the resulting fuzzy criterion, the quality of clusters formed in different clustering algorithms can be better compared. Finally, the correctness and feasibility of this fuzzy evaluation criterion have been verified by simulating three applied protocols and comparing the metrics evaluation results with what is actually happening.
    Keywords: Clustering, Fuzzy logic, Energy efficiency Network lifetime, Wireless Sensor Network
  • Benyamin Katanchi, Aliasghar Shojaei *, Mahdi Yaghoobi, Hossein Lotfi Pages 103-118
    Distribution network reconfiguration is one of the well-known and effective strategies in the distribution networks which performs by the status management of the network switches in order to obtain a new optimal configuration for the feeders. This study formulates multi-objective distribution feeder reconfiguration in the presence of distributed generators and capacitors. Common objective functions in the Distribution network reconfiguration problem include power losses and voltage deviations, which are important goals in traditional distribution systems. Usually, less attention has been paid to the reliability and voltage security target functions. Therefore, the main objectives of this study are to improve the reliability and maintenance of voltage by solving the problem of Distribution network reconfiguration. The inherent complexities of the distribution network rearrangement problem have made it a serious challenge to provide a practical and robust solution to overcome the complexities of this problem, therefore, the improved gravitational search optimization algorithm to solve this problem Has been. In order to show the efficiency of the proposed method, it has been tested on a 33-bus test system.and the results are compared with theresults of using other evolutionary algorithms, such as particleswarm optimization and shuffled frog leaping
    Keywords: Feeder reconfiguration, Distributed generation, Voltage security, Modified gravitational search
  • Ali Asghar Pirkhalili, Mahmoud Rostami-Varnousfaaderani *, Mojtaba Dehghan Manshadi Pages 119-133
    In this paper, the Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method with dynamic boundary condition has been used to simulate 3D Fluid flow in the centrifugal pump. Severe fluctuations in the field of pressure and velocity is one of the major problems in this method. In this paper, the fluctuations have been corrected using Delta and Shift algorithms. The simulation was numerically performed with real fluid viscosity (laminar and turbulence). Validation of this method indicated that in the case of real fluid viscosity, the Delta and Shift algorithms should be used simultaneously to obtain good agreement with the experimental data. To validate the pump results, a comparison was made between the numerical outputs and the performance curves of pump EN 125-315 of Pumpiran Company under relatively similar conditions. The results of this comparison showed that the error of simulation of pump head, consumption power and efficiency values compared with experimental data were about 12, 5.5 and 16 percent, respectively.
    Keywords: SPH, pressure, velocity correction, centrifugal pump
  • Iraj Fazeli Farsani, Bahman Asadi * Pages 135-145
    The blades moving in a circular path have many industrial applications, these include their use in some turbomachines. In more modern turbo machines, such as jet engine compressors, the flow conditions are completely incompressible. On the other hand, 2-D study of the flow around these blades, which shows many characteristics of the flow and to simplify the matter, it is usually unavoidable. In this regard, the simulation method LES and RANS in order to simulate the flow around the NACA0012 airfoil, different modes of fixed and rotating airfoil with opposite attack angle and 3-D impeller mode have been implemented. Lift coefficient, drag coefficient, torque and mass flow of S-A, RNG, SST, RSM and LES models are compared. Among the turbulence methods, the best result for Lift coefficient, drag coefficient and torque coefficient and mass flow of LES method is obtained. In according to, adding "the work of centrifugal forces and Coriolis acceleration" to Momentum equation, a better and more accurate convergence has been achieved compared to the works of others.
    Keywords: Rotating Airfoil, Coriolis, RANS, LES
  • Danesh Mirzaei *, Mostafa Sayah Badkhor, Mohammad Reza Rezaie Pages 147-157
    In this article, the analysis of the flow field and forced convection heat transfer of non-Newtonian fluids inside the channel with spindle-shaped obstacles is discussed. At first, after checking the governing equations and the boundary conditions of the problem, the grid independency has been evaluated. Then, the results of the present study have been validated for two cases of the Newtonian and non-Newtonian fluids with previous similar works. The effects of various parameters such as the effect of the arrangement of spindle obstacles, the effect of the obstacles diameter and the effect of the obstacles length have been investigated. Also, the effect of different power indexes of non-Newtonian fluid and its effect on drag coefficient and Nusselt number have been investigated. By examining the results, it was found that for all the mentioned parameters, the staggered arrangement of the spindle obstacles had a higher heat transfer rate than the ordered arrangement. The results of this research revealed that with the increase in the diameter and length of the obstacles, the amount of heat transfer from the obstacles decreases. Also, by increasing the diameter of obstacles, the pressure and friction drag coefficients increases. Finally, by examining the behavior of the non-Newtonian fluid of the power-law model, it was found that with the increase of the power index, the Nusselt number decreased and for shear thinning non-Newtonian fluids (n<1) less friction and pressure drops were obtained.
    Keywords: Numerical simulation, Spindle barrier, Dimensions of the spindle obstacle, Non-Newtonian fluid, power index
  • Danial Ghahremani-Moghadam *, Massoud Mir, Fatemehzahra Ranjbar, Mahnaz Golmareshk Pages 159-169
    Considering the increasing use of nanotubes in various industries, it is of great importance to investigate the mechanical properties of these nanostructures. Today, due to the extraordinary properties that nanotubes have shown in various sciences, they have attracted the attention of many scientists. Boron nitride nanotubes are a form of boron nitride that are structurally very similar to carbon nanotubes. Many studies have been done to achieve the mechanical properties of these materials, and scientists have achieved this with different methods. But finding an easy and simple solution has always been the focus of many scientists who are still trying to achieve it. In this study, the molecular mechanics and solid mechanics properties of boron nitride nanotubes have been studied using a mechanical model to predict Young's modulus; and a spatial structure consisting of a unit cell has been used to describe the mechanical response of boron nitride nanotubes to applied loading. According to this assumption, a new unit cell, named mechanical unit cell, is introduced here to make a boron nitride plate or wall of boron nitride nanotubes. The analytical research presented in this research provides a simple method for predicting the Young's modulus of boron nitride nanotubes, and the obtained results are in good agreement with experimental and theoretical data.
    Keywords: Nanotube boron nitride, Young', s modulus, energy method, Mechanical unit cell
  • Mohammad Reza Salehi Kolahi, Hossein Moeinkhah *, Hossein Rahmani, Ardashir Mohammadzadeh Pages 171-185

    Parallel robots are widely used in many industrial and medical applications. Reconfigurable parallel robots could be defined as a group of parallel robots that can have different geometries, thus obtaining different degrees of freedom derived from the basic structure. These robots have some disadvantages like having erratic workspace and singular points in the workspace. These limitations should be studied for proper usage of parallel manipulators. This paper presents the kinematics and workspace analysis of a 3DOF parallel reconfigurable robot. This robot has two different configurations. The first configuration is a Tricept robot (3UPS-PU) and the second is a fully Spherical robot (3UPS-S). The kinematic equations are derived based on the geometry of the system and then Jacobian matrices are determined via velocity loop closure analysis. The kinematic model is verified by the results obtained from robot simulation in ADAMS software. Then, the workspace of the robot is determined by considering the kinematic constraints.

    Keywords: Parallel robot, Reconfigurable structure, Kinematics, Workspace, Singular points
  • Farzaneh Rabbani, Mehdi Nasrabadi *, Alireza Zolfaghari Pages 187-200

    Thermal energy storage systems can reduce the need for energy during peak demand times. In this system, energy is stored during non-peak times and is used during peak demand times. In this research, the performance of the energy storage system in connection with the cooling tower as a sole cooling source of radiant ceiling system has been assessed. Since the performance of the cooling tower depends on the environmental conditions, the performance of the cited cooling system has been investigated in different climate zones. The performance of this system has been evaluated in four cities of Tehran, Shiraz, Tabriz and Bandar Abbas, which are representative of temperate and humid, hot and dry, cold and hot and humid climates respectively. The results presented that by storing the chilled water which is produced by the cooling tower in non-peak hours and using this water in peak hours, the maximum COP of the cooling system could increase to 8.5, 14, 12 and 10 in cities of Tehran, Shiraz, Tabriz and Bandar Abbas, respectively. Furthermore, it can be seen that after implementation of the mentioned cooling system, the chilled water temperature of radiant ceiling system is at least 2 to 3°C lower than the temperature of the water which is provided by the tower in majority of occupant attendance hours, especially during peak demand times. The results indicated that the proposed cooling system in Tehran with a temperate climate is able to provide thermal comfort conditions in 90% of attendance times.

    Keywords: Thermal energy storage, Cooling tower, Radiant cooling system, Thermal comfort, Coefficient of performance
  • Mohammad Hosein Najafzadeh, Mohammad Reza Sardashti Birjandi *, Farhad Shahraki, Somayeh Mansouri Pages 201-228

    A huge part of the thermal energy consumed in energy industries is lost after exiting the process. Some of this waste heat can be recovered by various methods such as generating electrical energy, generating hot air for the production process or providing hot water. In Iran, the cement industry has always been far from the optimal use of resources, including energy, due to the existence of energy subsidies. In this research, the heat loss from the baking system of Nireez white cement plant as a model industry of the country to evaluate the simultaneous production of heat and electricity by using the organic Rankine cycle that generates electric power has been investigated in Span Plus V12 software. This evaluation is done to calculate the heat loss, including the mass and energy balance on the cooking system, as well as the energy balance on the pre-cooking system. The heat energy obtained enters the Rankine cycle and is converted into energy by the turbine. The results show that 635 kilowatts of electrical energy was produced from energy recycling, which leads to the elimination of 317.5 kg/hour of greenhouse gas.

    Keywords: Cement kiln, Energy recovery, Heat loss, Organic Rankine Cycle
  • Mohammad Bagher Fathi, Amir Mabudi *, Farshad Nezhadshahmohammad Pages 229-240
    In this study, molecular dynamics simulation was used to investigate the modification of quartz surface with adsorption of polystyrene and graphene nanoparticles. The simulations were performed on the super-hydrophilic quartz (001) surface. Polystyrene nanoparticles in three different percentages of surface coverage (5, 7, and 10) and one, two, four, and six layers’ graphene nano-sheets were created and adsorbed on the quartz surface. Then, contact angle, dipole moments, and intermolecular and intermolecular interactions between different nano-particles, quartz surface as a super hydrophilic substrate, and water molecules in the nano droplets were measured as the indicators of surface wettability. Analysis of the simulation results showed that the net and uncovered surface of quartz tolerates a high and asymmetric distribution of partial charge, causing a severe surface stress and intense hydrophilic behavior of the mineral surface. However, with the adsorption of polystyrene and graphene nanoparticles, the wettability behavior of the surface was changed to hydrophobic. Besides, changes in the surface energy due to nanoparticle adsorption, led to extensive changes in the dipole moment arrangement of water molecules on the quartz surface.
    Keywords: Wettability, Quartz, polystyrene nanoparticle, graphene nanoparticle, Molecular Dynamics
  • Sajad Azarakhsh, Mohammad Javad Rezvani *, Adel Maghsoudpour Pages 241-253

    In this article, in order to provide energy absorption in thin-walled conical tubes under the inversion process, a new model of a multi-component conical absorber with a spherical cap is presented. For this purpose, by creating edges, a conical tube with a long length is divided into smaller components with different lengths and diameters. When the tube is subjected to axial loading, the process of deformation and dissipate of energy in this energy absorber is divided into two stages. The first stage is deformation of the spherical cap and the second stage is free inversion of each part of the conical inside next part. In other words, free inversion is formed by curling the edge of the components and then moving the tube wall downward. Therefore, the loss of energy absorption occurs with the bending of the spherical cap, the curling of the components edge and the circumferential contraction in the tube wall of each component. In this study, by using numerical simulation ABAQUS software, the effect of geometrical parameters, including cap type, number of conical components and semi-apical angle, on crashworthiness characteristics of the multi-component conical tubes are investigated. Also, in order to investigate the accuracy of the numerical simulation, some experimental tests were performed, which have obtained acceptable results. The results show that the proposed absorber model can be a suitable alternative for energy absorbers under the progressive buckling process.

    Keywords: Multi-component, Conical, Spherical Cap, Free inversion, Initial peak load
  • Seyed Ebrahim Ghasemi * Pages 255-262

    In this article, the laminar flow of an incompressible and viscoelastic fluid inside a channel with porous walls has been investigated using optimal asymptotic homotopy method (OHAM). The flow inside the channel is considered steady and the Darcy model is used to simulate the effects of drag on the flow caused by the porous medium. The governing equations of the problem are converted into non-linear ordinary differential equations and solved. To prove the correctness of the solution, some of the results have been compared with the obtained numerical results. The effects of Darcy number, Deborah number and Reynolds number on the velocity distribution are analyzed. Based on the comparison, the ability and high accuracy of this method to solve the problem has been determined. Finally, it can be concluded that this method can be used as a reliable method to solve the internal flow of fluid inside a channel with a porous wall.

    Keywords: Fluid flow, Numerical modeling, Permeable channel, Momentum equation
  • Mohamad Salehabadi, Mojtaba Dehghan Manshadi *, Hamed Bagheri-Esfe Pages 263-277
    Two new higher order version of WENO schemes are introduces and problems are solved to investigate problems containing shocks and disturbances in compressible flow. The solver is capable of solving conservation laws using WENO scheme of up to 7th order. The scheme is a recently developed version of the WENO-η-z method with a modified Global Smoothness Indicator (GSI) of 12th order of accuracy, aimed to decrease numerical dissipation over critical points. The code is primarily investigated trough solving several 1D and 2D problems, including the Sod’s shock tub, Lax’s problem, the Shu-Osher problem, which some are presented here as verification. The 2-D shock-bobble interaction and Richtmyer-Meshkov instability are solved as problems including shocks and disturbances, in which proposed methods are compared with both original WENO- η-z and two similarly modified methodes from recent literature. In these problems, the introduced scheme shows lower dissipation in comparison with the original versions, while having more acceptable stability and symmetry against other modifien versions.
    Keywords: High order scheme, Supersonic flow, shock-disturbance, numerical dissipation, smoothness indicator
  • Hamed Jabbari *, Nooshin Bigdeli Pages 279-294
    Male infertility as an effective factor can affect the lives of infertile couples. Sperm morphology is an important step in evaluating and examining semen in male infertility. The lack of samples of sperm head abnormalities compared to natural sperm samples can make the classification of sperm head images into an imbalanced classification problem. With the inability of common classification algorithms, capsule neural networks (CapsNet) provide a suitable platform for designing imbalanced classification models compared to other deep networks. Also, Generative Adversarial Networks (GANs) help improve the imbalanced classification of images by producing appropriate artificial samples. To this end, in this paper a new architecture is introduced based on CapsNet and GAN to evaluate the imbalanced classification of human sperm images. Reviewing and comparing the proposed model with other deep learning models in the balanced and imbalanced classification of human sperm images showed the superiority of the proposed model. Investigating the general methods of increasing data with the proposed model to increase data, it was concluded that the general methods have less resistance to reducing the number of data than the proposed model. Balanced classification of human sperm images was done by proposed model with 98.1 % accuracy. The proposed model also maintained a high sensitivity to the minority to the majority of 1:25, indicating its proper performance in the imbalanced classification of sperm images.
    Keywords: Imbalanced classification, Human Sperm, Infertility, Generative Adversarial Network (GAN), Capsule Neural Network (CapsNet), Deep learning