فهرست مطالب

مکانیک سازه ها و شاره ها - سال سیزدهم شماره 5 (آذر و دی 1402)

مجله مکانیک سازه ها و شاره ها
سال سیزدهم شماره 5 (آذر و دی 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/09/01
  • تعداد عناوین: 11
|
  • امید مهدوی کشاور، رسول عسکری* صفحات 1-17
    بررسی و مطالعه اثرات مقیاس مدل بر تست های آیرودینامیکی مدل مقیاس به منظور تعمیم آن به مقیاس واقعی، با توجه به تاثیر مستقیم بر عملکرد سیستم پروازی، بسیار حایز اهمیت است. هدف پژوهش حاضر مطالعه و شبیه سازی CFD مدل های مقیاس آیرودینامیکی ایرفویل NACA 0012 باهدف استخراج اثرات تغییرات مقیاس هندسی و ارایه متدولوژی اعمال این اثرات بر عملکرد آیرودینامیکی ایرفویل است. از نرم افزار تجاری Ansys Fluent 2019 R3 به منظور شبیه سازی های CFD و مطالعه اثرات مقیاس بر عملکرد استفاده شده است. 16 سناریو مقیاس شامل تغییر عدد رینولدز و زوایای حمله با فرض عدد ماخ ثابت 0/256 است. طول کورد ایرفویل 50 سانتی متر (رینولدز 3 میلیون) به عنوان مدل مبنا در شبیه سازی ها در نظر گرفته شده است. میزان انحراف نتایج صحت سنجی شده برای ضرایب پسا و برآ به ترتیب 11 و 1 درصد است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که در زاویه حمله 10 درجه، افزایش 2 برابری طول ایرفویل (رشد رینولدز از 3 تا 6 میلیون) منجر به کاهش 7/92 درصدی در ضریب پسا، افزایش 1/25 درصدی در ضریب برآ و کاهش 18/30 درصدی در ضریب ممان پیچشی می شود. نصف شدن طول ایرفویل در زاویه حمله 15 درجه، افزایش 16/29، کاهش 3/49 و افزایش 9/22 درصدی مقادیر ضرایب پسا، برآ و ممان پیچشی را به دنبال دارد. از دستاوردهای مهم پژوهش حاضر معرفی و ارایه روابط و همبستگی هایی برای پارامترهای عملکردی آیرودینامیکی ضرایب پسا، برآ و ممان پیچشی برای هر یک از سناریوها برمبنای نتایج شبیه سازی ها است.
    کلیدواژگان: مقیاس هندسی، شبیه سازی عددی، عملکرد آیرودینامیکی، تونل باد، ارائه همبستگی ها
  • مهدی توکلی، حسین داوری، مهدی نیلی احمد آبادی*، امیر جولائی صفحات 19-42
    پژوهش حاضر به تحلیل عددی اثر حفره هلمهولتز به عنوان یک یا دو جفت حفره عمیق بر روی محفظه اختلاط یک اجکتور مادون صوت برای بررسی راندمان مکش می پردازد. در این تحلیل، با ثابت گرفتن عرض حفره، تاثیر عمق، مکان و تعداد حفره ها بر راندمان بررسی شد. معادلات ناپایدار رینولدز متوسط ناویر استوکس با مدل آشفتگی k-ε توسط نرم افزار فلوینت 2R2022 برای درک فیزیک جریان و اندازه گیری راندمان مکش حل گردید. مشاهده میدان جریان گذرا نشان داد که حفره های مخالف به طور همزمان پر و خالی می شوند که باعث ایجاد نوسانات طولی و ضربانی جریان در داخل محفظه اختلاط اجکتور می شود. نتایج نشان دادند که وجود حفره در ابتدا، وسط و انتها محفظه اختلاط، راندمان مکش اجکتور را بترتیب 0.6%، 3.8% و 6.6% و همچنین وجود حفره ثانویه در موقعیت های 20، 40 و 60 میلی متر نسبت به حفره اول، راندمان مکش را بترتیب 9.9%، 10.1% و 10.2% کاهش می دهد. علاوه بر این، اثر طول دو جفت حفره در فاصله 20 میلی متر از هم در عمق های 75، 100 و 125 میلی متر باعث کاهش 4.9%، 9.9% و 13.1% راندمان مکش می شود. همچنین دامنه نوسانات فشار حفره ها در جفت اول از جفت دوم ضعیف تر است. بطور کلی، نتایج بررسی رزوناتور هلمهولتز نشان دادند نوسان جریان ثانویه بدلیل انسداد جریان ثانویه باعث کاهش راندمان می شود. لذا در بخش پایانی پژوهش، تاثیر ایجاد نوسان جریان محرک اولیه مورد بررسی قرار گرفت که نتایج آن نشان داد نوسان جریان اولیه بدلیل افزایش اختلاط موثر جریان اولیه و ثانویه، راندمان مکش را به میزان 5.2% افزایش میدهد.
    کلیدواژگان: حفره هلمهولتز، نوسانات طولی و عرضی، اجکتور، دبی جرمی ثانویه، راندمان مکش
  • امیر باقری، سید علی توکلی صبور، محمود پسندیده فرد*، علی اسماعیلی صفحات 43-57

    عملگر پلاسمایی به عنوان یک ابزار کنترل-فعال جریان به سبب سادگی ساختار، سبکی، مصرف کم انرژی و پاسخ زمانی بالا در یک دهه اخیر مورد توجه و بررسی محققان آیرودینامیک قرارگرفته است. در پژوهش حاضر، اثرات پلاسما بر رفتار آیرودینامیکی یک پرتابه مافوق صوت در شرایط پروازی مختلف به صورت عددی مطالعه شده است. نتایج حاصل از تاثیر پلاسما با تغییرات پارامترهایی نظیر زاویه حمله، عدد ماخ و ارتفاع پرواز بر ضرایب برآ و پسا مورد تحلیل قرارگرفته است. با اعمال پلاسما در زیر کانادر های پرتابه، سرعت در جهت عمودی در آن ناحیه افزایش می‏یابد. این روند موجب افزایش فشار بر روی قسمت زیرین کاناردها خواهد شد و در نتیجه افزایش اختلاف فشار و افزایش نیروهای وارد بر کاناردها و به عبارتی بهبود عملکرد آن ها را محقق می سازد. ضرایب برآ و پسا در اثر اعمال پلاسما هر دو افزایش می‏یابند، درحالی که راندمان آیرودینامیکی (نسبت برآ به پسا) نیز با افزایش اختلاف پتانسیل افزایش یافته است. نتایج نشان می‏دهد با افزایش زاویه حمله اثر پلاسما کمتر می‏شود. همچنین با افزایش ارتفاع پروازی اثر پلاسما بیشتر می‏شود و نیز راندمان آیرودینامیکی با اعمال پلاسما در بازه 3 تا 60 درصد تغییر می کند.

    کلیدواژگان: پلاسما، مگنتوهیدرودینامیک، کنترل جریان، بهبود عملکرد، شبیه سازی عددی
  • امین انجم روز، سجاد غدیری، امین ایمانی* صفحات 59-76

    امروزه موتورهای میکروتوربوجت بدلیل داشتن تراست بالا در عین وزن کم و ابعاد کوچک، کاربرد گسترده ای در حوزه های مختلف از وسایل تفریحی تا پهپادها و موشک ها در صنایع نظامی پیدا کرده اند. با توجه به این کارآیی چشم گیر، شرکت های متعددی در این زمینه ورود کرده و محصولات متنوعی تولید شده است. این کاربرد وسیع و محصولات متعدد، باعث افزایش اهمیت تحقیقات مروری در این موضوع شده است. در این پژوهش، مطالعه گسترده ای بر روی موتورهای میکروتوربوجت با نیروی پیشران کمتر از 1000 نیوتن انجام شده است. این موتورها معمولا دارای قطر کمتر از 300 میلیمتر، نسبت فشار کمپرسور کمتر از 5 و مصرف سوخت کمتر از 2500 گرم بر دقیقه هستند. از مطالعه آماری موتورهای موجود در این محدوده تراست، اطلاعات مفیدی در رابطه با مشخصات ساختاری و عملکردی این دسته از موتورها حاصل شده که در قالب جداول و نمودارهایی ارایه می گردد. در تحقیق حاضر، اجزاء اصلی این موتورها شامل کمپرسور، محفظه احتراق و توربین و همچنین سامانه های جانبی مورد استفاده و نحوه ارتباط بین آنها تشریح می شود. اگرچه ساختار کلی این موتورها مشابه موتورهای هوایی بزرگ است اما در فلسفه طراحی، نوع اجزاء اصلی و جزییات تفاوت های زیادی با موتورهای توربوجت بزرگ دارند. در انتهای مقاله مشخصات بیش از صد عدد موتور میکروتوربوجت موجود در سطح دنیا شامل محدوده تراست، ابعاد، دور موتور، نرخ جریان هوا و سوخت مصرفی و دمای توربین ارایه شده است.

    کلیدواژگان: موتورهای میکروتوربوجت، وسایل هوایی، نیروی پیشران، مشخصات عملکردی
  • نسرین شول، بهراد حقیقی، علی آبشاهی پور، محمد شفیعی دهج* صفحات 77-89
    بهبود خواص سیالات همواره مورد توجه صنایع و نیروگاه ها بوده و امروزه افزودن نانو ذرات به سیالات به عنوان یکی از راه های موثر معرفی شده است. از این رو در سال های اخیر دانشمندان توجه خود را معطوف به یافتن خواص و رفتار منحصر به فرد نانوسیالات کرده اند. لذا در این پژوهش به بررسی عددی تاثیر پارمتر های رینولدز و رایلی بر روی جریان و انتقال حرارت (توام جابه جایی آزاد و اجباری) نانوسیال محبوس در فضای بین دو استوانه هم مرکز / غیر هم مرکز دوار در حالت افقی به طول بی نهایت که در دو دمای متفاوت نگه داشته شده اند پرداخته شده است. نتایج نشان می دهند که رابطه بین پارامتر های اعداد رینولدز و رایلی با میزان انتقال حرارت به ترتیب غیر مستقیم و مستقیم می باشد. افزایش عدد رایلی باعث غیر یکنواخت شدن خطوط جریان و هم دما می شود و افزایش انتقال حرارت در دیواره ها را به همراه دارد. بیشترین انتقال حرارت مربوط به حالت دو فازی استوانه های غیر هم مرکز بدست آمد.
    کلیدواژگان: جابجایی توام آزاد و اجباری، استوانه های هم مرکز، غیر هم مرکز، نانوسیال، جریان سیال
  • محمدرضا طلایی*، حسین مودی صفحات 91-104

    در این تحقیق با هدف تحلیل احتراق و توسعه آتش در واگن مسافری با نرم افزار پایروسیم مطالعه ای در بهینه سازی ساختار مواد عایق مورد استفاده در واگن مسافری در برابر توسعه آتش صورت گرفت با این هدف که در صورت رخداد سانحه از میزان تلفات بکاهد. یک مدل مرجع که در مقیاس واقعی مورد تست حریق قرار گرفته است در نرم افزار پایروسیم مدل شد. پس از صحت سنجی مدل موجود و دریافت نتایج مناسب، در ادامه با تغییر مواد عایق بکاررفته در جنس بدنه واگن و صندلی ها، از عایق های جدید پلی استایرن فشرده، پلی استایرن انبساطی، فوم فنولیک، پشم سنگ و پشم شیشه استفاده شد. نوآوری این تحقیق در مدلسازی و صحت سنجی نمونه توسعه آتش در یک واگن مسافری موجود با نرم افزار پایروسیم و مطالعه عملکرد هر یک از عایق های مختلف می باشد. نتایج نشان داد که مدل واگن با عایق پشم شیشه و پشم سنگ عملکرد خوبی در کاهش نرخ توسعه آتش داشته و مقدار حداکثر انتشار حرارت را 11درصد و مجموع حرارت آزاد شده را به میزان 15درصد در مقایسه با مدل تجربی کاهش دادند و نرخ افزایش دمای داخلی واگن و میزان تولید دوده را نیز کاهش دادند. فوم ها عملکرد ضعیفی در برابر آتش نشان دادند و علاوه بر افزایش نرخ انتشار حرارت و دمای شعله، میزان تولید دود و محصولات احتراقی بیشتری داشتند. از نتایج این تحلیل، توصیه می شود که برای کنترل بهینه توسعه آتش، بهتر است در واگن از عایق های الیافی استفاده شود و در طراحی داخلی صندلی برای راحتی سرنشین، عایق فوم فنولیک بکار رود.

    کلیدواژگان: توسعه آتش، واگن مسافری، نرخ انتشار حرارت، نرم افزار پایروسیم
  • مصطفی شیرافکن، حامد افراسیاب*، علی دیوسالار، علی محمد باغستانی، معین رحمتی صفحات 105-120
    بروز شکست در خطوط لوله سبب خسارات زیادی از جمله آسیب به محیط زیست و منابع طبیعی و تحمیل هزینه های بالای تعمیرات می گردد. لذا در این پژوهش با بهره گیری از شبیه‎سازی اجزاء محدود پدیده برهمکنش سیال- جامد بین سیال عبوری و لوله آسیب دیده، توزیع تنش و خرابی در لوله آسیب دیده مورد بررسی شده است. با توجه به زمانبر بودن شبیه سازی برهمکنش سازه-سیال با روش اجزاء محدود، از یک شبکه عصبی مصنوعی نیز به منظور پیش بینی رفتار خطوط لوله آسیب دیده استفاده شده تا بتواند با تغییر شرایط کاری یا آسیب لوله رفتار آن را پیش‎بینی نماید. جهت آموزش این شبکه عصبی مصنوعی از الگوریتم انتشار بازگشتی بهره گرفته شده است. به این منظور، ابتدا بیشینه تنش ها در لوله معیوب برای مقادیر مختلف سرعت سیال، اندازه، فاصله و عمق آسیب با روش اجزاء محدود محاسبه و به عنوان تابع هدف در نظر گرفته شده است. سپس از مقادیر به دست آمده برای آموزش شبکه عصبی استفاده گردیده است. برای بدست آوردن ساختار بهینه شبکه عصبی و افزایش دقت آن، مقادیر پارامترهای طراحی با روش تاگوچی تعیین شده است. نتایج به دست آمده نشان دادند که ترکیب روش اجزا، محدود برای تحلیل برهمکنش سازه-سیال و روش شبکه عصبی مصنوعی، ابزار مناسبی برای بررسی و پیش بینی شکست در لوله های معیوب است.
    کلیدواژگان: عیوب لوله های انتقال سیال، برهمکنش سازه-سیال، شبکه عصبی مصنوعی، تحلیل شکست
  • معین طاهری*، علی جباری، زهرا سادات اقدامی، حامد فرجی، طاهره ملایی صفحات 121-135
    کبد از مهم ترین اعضای بدن بوده که مسیولیت اصلی را در متابولیسم پروتیین ها و سم زدایی بدن بر عهده دارد. بررسی بافت و مطالعه خواص مکانیکی آن، می تواند بستری برای تشخیص زودهنگام سرطان و به دنبال آن شناسایی روش های درمان باشد. میکروسکوپ نیروی اتمی ابزاری بسیار قدرتمند در تصویربرداری و شناسایی خواص مکانیکی نانو ذرات و در مراحل پیشرفته تر برای جابه جایی این ذرات است. در این پژوهش نیز از میکروسکوپ نیروی اتمی و با استفاده از سه نوع تیرک با هندسه های مستطیلی، وی-شکل و خنجری به بررسی مدول یانگ بافت سرطانی کبد پرداخته شده است. سپس با استفاده از مدل تماسی هرتز، محدوده مدول یانگ برای هر سه نوع تیرک میکروسکوپ نیروی اتمی شبیه سازی شده است. نتایج کار تجربی و شبیه سازی های تیوری باهم مقایسه شده اند. درنهایت به منظور صحت سنجی، نتایج به دست آمده در این پژوهش با دیگر پژوهش ها مقایسه شده اند. نتایج به دست آمده نشان داده است که استفاده از تیرک وی-شکل موجب دست‎یابی به محدوده دقیق تری از مدول یانگ می شود. همچنین مدول یانگ برای بافت سرطانی کبد در محدوده 800 تا1500 پاسکال به دست آمده است.
    کلیدواژگان: میکروسکوپ نیروی اتمی، بافت سرطانی کبد، تیرک مستطیلی، تیرک وی-شکل، تیرک خنجری
  • محمدحسین عباسیان، امیررضا عسکری*، عباس احسانی سرشت صفحات 137-153

    هدف پژوهش پیش رو بررسی تاثیر خواص کشسان یاتاقان ها بر دینامیک غیرخطی روتورهای نامتوازن می باشد. با در نظر گرفتن تاثیر کشش ناشی از میدان مغناطیسی نامتقارن، معادلات حرکت متناظر با روتور با استفاده از تیوری تیر اویلر-برنولی غیرخطی بدست می-آیند. معادلات کاهیده شده حرکت با اتخاذ روش تجزیه گالرکین استخراج و سپس با استفاده از روش مقیاس های زمانی چندگانه به صورت تحلیلی برای حالات ارتعاشات آزاد و تشدید اولیه حل می شوند. یافته های پژوهش حاضر علاوه بر شبیه سازی های عددی، با نتایج موجود در پژوهش های پیشین مقایسه و به صورت موفقیت آمیزی صحه گذاری می شوند. سپس برای بررسی تاثیر کشش نامتقارن مغناطیسی، سفتی غیرخطی یاتاقان ها و خروج از مرکزی روتور بر دینامیک غیرخطی سیستم، یک مطالعه پارامتری با جزییات انجام می پذیرد. نتایج حاکی از آن است که در نظر گرفتن کشش میدان مغناطیسی نامتقارن موجب کاهش فرکانس های طبیعی سیستم می شود. همچنین مشاهده می شود که افزایش خروج از مرکزی باعث افزایش دامنه ارتعاشات شده و انبساط ناحیه دوپایدار تشدید می‎گردد.

    کلیدواژگان: دینامیک غیرخطی، محور موتور‎های القایی، کشش میدان مغناطیسی نامتقارن، سختی غیرخطی یاتاقان‎ها، خروج از مرکزی
  • سید معین جوادی، محمدرضا شیخ الاسلامی*، حمیدرضا محمدرضایی صفحات 155-165

    بازرسی اتصالات لوله های پلی اتیلنی به دلیل کاربرد فراوان در شبکه های انتقال آب، گاز و مواد شیمیایی، اهمیت زیادی در صنایع مختلف دارد. از میان روش های بازرسی غیرمخرب، فراصوت مناسب ترین روش برای این نوع اتصالات است. به سبب جنس پلیمری این اتصالات و درنتیجه تضعیف زیاد موج، این نوع بازرسی با چالش هایی همراه است. استفاده از بازسی فراصوت به روش آرایه فازی به سبب تمرکز موج و ایجاد نقاط پرانرژی در محل اتصالات، راه حل جایگزینی برای روش های معمول است. در این مقاله با استفاده از روش المان محدود، بازرسی فراصوت به روش معمول و نیز به روش آرایه فازی برای پایش اتصالات لوله های پلی اتیلنی شبیه سازی شده است. انواع عیوب احتمالی بررسی شده و اثر آن در سیگنال بازتاب مشخص شده است. با استفاده از روش عددی بر پایه شبیه سازی های متوالی، سیگنال بازتاب در روش آرایه فازی تحلیل شده است. نتایج نشان داد افزایش تعداد پیزوها سبب افزایش بهبود عملکرد پروب و همچنین افزایش تمرکز موج مکانیکی را تا 160 درصد برای 32 المان و 270 درصد برای 64 المان نسبت به پروبی با 16 پیزوالکتریک به همراه خواهد داشت.

    کلیدواژگان: لوله های پلی اتیلنی، جوشکاری الکتروفیوژن، بازرسی غیرمخرب، فراصوت، روش آرایه فازی
  • فاطمه مظفر، محمدرحیم همتیان* صفحات 167-186
    در سال های اخیر تعریف و تحلیل مسایل معکوس مواد هایپرالاستیک به علت استفاده فراوان این مواد در صنایع مختلف و همچنین در ساخت بافت های مصنوعی بدن، بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. در تحلیل مکانیکی مواد هایپرالاستیک، هم رفتار مادی و هم تغییر شکل ماده به صورت غیرخطی درنظر گرفته می شود. در این مقاله، یک مساله معکوس در خصوص زوال اجسام هایپرالاستیک تعریف و برای حل آن دو روش مختلف پیشنهاد می گردد. تحلیل معکوس قطعات هایپرالاستیک که دچار زوال شده اند، برای جلوگیری از بروز مجدد زوال و بهبود طرح آن ها می تواند بسیار مفید باشد. در مساله معکوس درنظر گرفته شده فرض می شود یک جسم دوبعدی که دچار زوال شده است وجود دارد و محل زوال آن مشخص است. توزیع بار اعمالی (شرایط مرزی) در قسمتی از مرز جسم، مجهول مساله درنظر گرفته می شود و با حل مساله معکوس تعیین می گردد. با تعریف یک تابع هدف مناسب، مساله معکوس تعریف شده به یک مساله بهینه سازی غیرمقید تبدیل می شود. برای حل مساله بهینه سازی تعریف شده یک روش مرتبه صفر براساس روش جستجوی فواصل مساوی و یک روش مرتبه یک براساس روش تندترین کاهش مورد استفاده قرار می گیرد. جهت کاربردی تر شدن مساله، داده های ورودی مساله معکوس که محل زوال و کرنش معادل بحرانی است با مقداری خطا مورد استفاده قرار می گیرند. در نهایت با در نظر گرفتن محل ایجاد زوال و کرنش معادل زوال، بار ایجاد کننده زوال شناسایی می گردد. با توجه به مثال های ارایه شده ملاحظه می شود که عملکرد روش مرتبه اول به مراتب بهتر از روش مرتبه صفر می باشد.
    کلیدواژگان: زوال، گرادیان-محور، هایپرالاستیک، مساله معکوس، بهینه سازی
|
  • Omid Mahdavi Keshavar, Rasoul Askari * Pages 1-17
    Studying the effects of the model scale on wind tunnel tests of aerodynamic vehicles and their components to generalize it to the real scale is a very important because of the direct impact on the performance of the flight system. The aim of the present research is to present a methodology for applying geometric scaling effects of NACA 0012 airfoil the on airfoil aerodynamic performance. AnsysFluent2019R3 software has been used to simulate and investigate the effects of geometric scale on the airfoil aerodynamic performance. Sixteen scale scenarios include changing the Reynolds and the angles of attack assuming Mach constant is 0.256. The airfoil chord length of 50cm (Reynolds 3 million) is considered as the base model in the simulations. The rate of deviation of the validated results for the drag and lift coefficients are 11 and 1 percent, respectively. The results showed that at angle of attack of 10 doubling the airfoil length leads to a decrease of 7.92% in the drag, an increase of 1.25% in the lift and decrease of 18.30% in the pitch moment coefficients. Halving the length of the airfoil at an angle of attack of 15 leads to an increase of 16.29, a decrease of 3.49 and an increase of 9.22% of drag, lift and pitch moment coefficients. One of the important achievements of the present study is the presentation of a methodology for applying the geometric scaling effects in the form of correlations for aerodynamic performance parameters of drag, lift and pitch moment coefficients.
    Keywords: Geometric Scaling, Numerical Simulation, Aerodynamic performance, Wind Tunnel, Presentation of correlations
  • Mehdi Tavakoli, Hossein Davari, Mahdi Nili-Ahmadabadi *, Amir Joulaei Pages 19-42
    This paper investigates the effect of a Helmholtz resonator with one or two pairs of deep cavities on the mixing chamber of a subsonic ejector to determine its impact on the ejector's entrainment ratio. The study utilizes numerical analysis, where the depth, location, and number of cavities were varied while keeping the width of the resonator constant. The Fluent software solved the Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations with the k- εturbulence model. The presence of the cavity at the beginning, middle, and end of the mixing chamber reduced the entrainment ratio by 0.6%, 3.8%, and 6.6%, respectively, and the presence of the second cavity at the positions of 20, 40, and 60 mm with respect to the first cavity reduced the entrainment ratio by 9.9%, 10.1%, and 10.2% respectively. The depth effect was studied at a distance of 20 mm for a pair of cavities at depths of 75, 100, and 125 mm causing a reduction of 4.9%, 9.9%, and 13.1% in entrainment ratio. The study also observed longitudinal and pulsating oscillations inside the mixing chamber due to the simultaneous filling and emptying of opposite cavities. Furthermore, the amplitudes of the pressure oscillations in the first pair were weaker than those in the second pair. In the final part of the research, the effect of primary flow fluctuation was also investigated, the results of which showed that the primary flow fluctuation increases the entrainment ratio by 5.2% due to the increase of effective mixing between the primary and secondary flow.
    Keywords: Helmholtz resonator, longitudinal, transverse oscillations, Ejector, secondary mass flow rate, entrainment ratio
  • Amir Bagheri, Seyed Ali Tavakoli Saboor, Mahmoud Pasandideh Fard *, Ali Esmaeli Pages 43-57

    Plasma actuator is an active flow control tool, which has been evaluated by the aerodynamic researchers since last decade due to its simple structure, light weight, low energy consumption, and high time response. In this paper effects of plasma on aerodynamic behavior of a rocket at different flight conditions is numerically investigated. Results of plasma effects or variation of attack angle, Mach number, and flight altitude on the drag and lift coefficients are evaluated. Applying plasma increases the vertical velocity under the rocket canards which leads to higher pressures and therefore higher pressure difference and forces are applied on the rocket canards which improves their functionality. Drag and lift coefficients are both increased due to the plasma, but the aerodynamic efficiency (lift to drag ratio) is increased by increasing potential difference. Results shows that plasma effect is reduced with increasing of angle of attack and increased with the flight altitude and aerodynamic efficiency is changed between %3 and %60 by applying plasma.

    Keywords: Plasma, Magneto Hydrodynamics, Flow control, Performance improvement, Numerical Simulation
  • Amin Anjomrouz, Sajjad Ghadiri, Amin Imani * Pages 59-76

    Nowadays, micro-turbojet engines are widely used in various fields, from recreational devices to drones and missiles in the military industry. Given their remarkable performance, numerous companies have entered this area and produced a variety of products. This widespread use and diverse range of products have led to an increased importance of review studies in this subject. In this research, an extensive study has been conducted on micro-turbojet engines with a thrust force below 1000 Newtons. These engines have a diameter less than 300 mm, compressor pressure ratio less than 5 and fuel consumption lower than 2500 gr/min. Statistical analysis of the engines within this thrust range has yielded valuable information regarding the structural and performance specifications of this category of engines, which is presented in the form of tables and graphs. In this study, the main components of these engines, including the compressor, combustion chamber, turbine, and auxiliary systems, as well as their interconnections, are described. Although the overall structure of these engines is similar to large-scale aircraft engines, there are significant differences in design philosophy, types of main components, and details. At the end of the paper, specifications of over one hundred micro-turbojet engines available worldwide including thrust range, dimensions, engine rotor speed, air flow rate, fuel consumption, and turbine temperature are presented.

    Keywords: Micro-turbojet engines, aerial vehicle, Thrust, performance characteristics
  • Nasrin Shoul, Behrad Haghighi, Ali Abshahi Pour, Mohammad Shafiey Dehaj * Pages 77-89
    In the present study, fluid flow and combined natural and force convection heat transfer of a nanofluid in the horizontal concentric / eccentric cylindrical with different uniform wall temperatures is numerically investigated. The force flow is induced by the cold rotating outer cylinder at slow constant angular velocity, with its axis at the center of the annulus. Moreover, in calculating the buoyancy force caused by temperature difference between annulus, used of the Boussinesq approximation. the results are presented for non-dimensional group number (Reynolds and Rayleigh (.An increase in the Rayleigh number causes non-uniformity of the flow and isothermal lines and increases the heat transfer in the walls. The highest heat transfer related to the two-phase state of non-concentric cylinders was obtained. An increase in the Rayleigh number causes non-uniformity of the flow and isothermal lines and increases the heat transfer in the walls. The highest heat transfer related to the two-phase state of non-concentric cylinders was obtained.
    Keywords: Combined natural, force convection heat transfer, Concentric, eccentric cylinders, Nanofluid, Fluid
  • MohammadReza Talaee *, Hossein Moodi Pages 91-104

    The This research was defined with the aim of analyzing combustion and development of fire in a passenger car with Pyrosim software, and it is intended to be a complete study on the optimization of the interior design material structure of the passenger car against fire, which will reduce the amount of casualties in the event of an accident. This work was done by simulating fire development by Pyrosim software and using experimental data. A reference model that has been subjected to fire testing in real scale was modeled in Pyrosim software. After validating the existing model and then changing the insulating materials used in the wagon body and seats, new insulations of compressed polystyrene, expanded polystyrene , stone wool and glass wool were used.The results showed that glass wool and stone wool insulation had a good performance against fire, that is, they showed a lower heat emission rate and recorded a lower development rate, and the internal temperature of the wagon and the amount of smoke reached the critical range over a longer period of time. Foams had a very poor performance and in addition to increasing the rate of heat release and internal temperature, they had a higher amount of soot production. It was concluded that from the point of view of optimal control of fire development, it is better to use glass wool or stone wool insulation in the car body and to use phenolic foam insulation in the interior design of the seat for passenger comfort.

    Keywords: Development of Fire, Passenger Wagon, Heat Release Rate, Pyrosim Software
  • Mostafa Shirafkan, Hamed Afrasiab *, Ali Divsalar, Alimohammad Baghestani, Moein Rahmati Pages 105-120
    The occurrence of pipeline failures can lead to significant damage to the environment and natural resources, as well as high repair costs. In this study, the finite element simulation is employed to model the fluid-structure interaction between the fluid flow and the damaged pipe wall to investigate stress distribution and failure in damaged pipes. Given the time-consuming nature of this simulation, an artificial neural network is also used to predict the behavior of the damaged pipe. This neural network is trained using a recurrent backpropagation algorithm. To this end, the maximum stress in the damaged pipe is considered as the objective function and is calculated by the finite element method for different values of the flow velocity, size, distance, and depth of the defects. The design parameters are selected by Taguchi method to optimize the neural network structure and increase its accuracy. The results have suggested that combining the finite element and artificial neural network methods is an effective approach for failure prediction in defective pipelines.
    Keywords: Defects of fluid transmission pipes, Fluid-Structure Interaction, Artificial natural network, Failure prediction
  • Moein Taheri *, Ali Jabbari, Zahra Eghdami, Hamed Faraji, Tahereh Mollaei Pages 121-135
    The liver is one of the most important organs of the body, which is responsible for the metabolism of proteins and detoxification of the body. Examining tissue and studying its mechanical properties can be a platform for the early diagnosis of cancer and then the identification of treatment methods. An atomic force microscope is a very powerful tool in imaging and identifying the mechanical properties of nanoparticles in more advanced stages for the manipulation of these particles. In this research, Young's modulus of liver cancer tissue was investigated using an atomic force microscope and using three types of cantilevers with rectangular, V-shaped, and dagger geometries. Then, using the Hertz contact model, the range of Young's modulus was simulated for all three types of atomic force microscope cantilevers. The results of experimental work and theoretical simulations were compared. Finally, in order to validate, the results obtained in this study were compared with other studies. The obtained results showed that the use of a V-shaped cantilever achieves a more accurate range of Young's modulus. Also, Young's modulus for liver cancer tissue was obtained in the range of 800 to 1500 pascals.
    Keywords: atomic force microscope, Liver cancer tissue, Rectangular cantilevers, V-shaped cantilevers, Dagger cantilevers
  • MohammadHossein Abbasian, AmirReza Askari *, Abbas Ehsaniseresht Pages 137-153

    This paper aims to investigate the influence of bearing elastic properties on nonlinear dynamics of unbalanced rotors. Accounting for the influence of asymmetric magnetic pull, the governing equations of motion associated with the rotor are obtained using the nonlinear Euler-Bernoulli beam theory. Adopting the Galerkin projection method, the reduced equations of motion are extracted and then solved analytically through the method of multiple time scales for the cases of free vibrations and primary resonances. Aside from the numerical simulations, the present findings are compared and successfully validated by those published in the previous studies. Afterward, a detailed parametric study is conducted to assess the influences of asymmetric magnetic pull, nonlinear stiffnesses of the bearings and the eccentricity on nonlinear dynamics of the system. Results reveal that accounting for the influence of asymmetric magnetic pull decreases the natural frequencies of the system. In addition, it is observed that increasing the eccentricity increases the amplitudes of vibrations and also broadens the bistable resonance zone.

    Keywords: Nonlinear dynamics, Induction motors shaft, Asymmetric magnetic pull, Nonlinear stiffnesses of bearings, Eccentricity
  • Seyed Moein Javadi, MohammadReza Sheikholeslani *, Hamidreza Mohammad Rezaei Pages 155-165

    Inspection of polyethylene pipe connections is very important in various industries due to its many applications in water, gas, and chemical transmission networks. Among the non-destructive inspection methods, the ultrasonic method is the most suitable method for this type of connection. Due to the polymer material of these connections and a result of the high attenuation of the wave, this type of inspection is associated with challenges. Using the phased array ultrasonic inspection method due to the focus of the wave and creating high-energy points at the joints is an alternative solution to the usual ultrasonic inspection techniques.In this paper, using the finite element method, Ultrasonic inspection is simulated by the usual method and also by the phased array method for monitoring the connections of polyethylene pipes. some kinds of possible defects have been investigated and their effect on the reflection signal has been determined. Using the numerical method based on successive simulations, the reflection signal has been analyzed in the Phased array method. The results showed that the increase in the number of piezo increased the performance of the inspection as well as an increase in the concentration of the mechanical wave up to 160% for 32 elements and 270% for 64 elements compared to the probe with 16 piezoelectric elements.

    Keywords: Polyethylene pipes, Electrofusion welding, Non destructive inspection, Ultrasonic, Phased array methode
  • Fatemeh Mozafar, M.R. Hematiyan * Pages 167-186
    In recent years, the definition and analysis of inverse hyperelastic problems due to the wide use of these materials in various industries and also in manufacturing of artificial tissues of the body, has received more attention than before. In mechanical analysis of hyperelastic materials, both material behavior and material deformation are considered nonlinear. In this article, an inverse problem related to the failure of hyperelastic bodies is defined and two different methods are proposed to solve it. The inverse analysis of hyperelastic bodies that have failed, can be useful to prevent the recurrence of failure in these materials. In the inverse problem, it is assumed that a two-dimensional hyperelastic solid is failed and the place of its failure is known. The distribution of the load (boundary conditions) in a part of the boundary is considered unknown and is calculated by solving the inverse problem. By defining an appropriate objective function, the defined inverse problem is converted to an unconstrained optimization problem. To solve the optimization problem, a zero-order method based on the equal interval search method and a first-order method based on the steepest descent method are used. To make the problem more practical, the inverse problem input data, which are the location of failure and the critical equivalent strain, are used with some error. Finally, considering the location of the failure and the critical equivalent strain, the load causing failure is identified. It can be seen that the performance of the first-order method is better than the zero-order method.
    Keywords: Failure, Gradient-based, Hyperelastic, Inverse Problem, Optimization