فهرست مطالب

مکانیک سازه ها و شاره ها - سال چهاردهم شماره 2 (خرداد و تیر 1403)

مجله مکانیک سازه ها و شاره ها
سال چهاردهم شماره 2 (خرداد و تیر 1403)

  • تاریخ انتشار: 1403/03/01
  • تعداد عناوین: 10
|
  • صالح طالش امیری، روزبه شفقت*، امید جهانیان، رضوان عالمیان صفحات 1-13
    به کارگیری استراتژی موتورهای کم دماسوز یکی از راهکارهای موثر برای کاهش اکسیدهای نیتروژن می باشد؛ در مطالعه ی حاضر یک کد تک ناحیه ای با درنظر گرفتن مکانیزم سینتیک مفصل شیمیایی، جهت بررسی عملکرد یک موتور RCCI با سوخت ترکیبی دیزل/بیودیزل WCO - بنزین توسعه داده شد. ابتدا نتایج عددی به کمک نتایج تجربی اعتبارسنجی و سپس پارامترهای عملکردی و نرخ تولید و مصرف گونه ها در بارهای مختلف بررسی شد. بررسی مصرف گونه های شیمیایی نشان داد، اسیدهای چرب غیر اشباع در فرآیند احتراق با سرعت بیشتری مصرف می شوند. سرعت مصرف دیزل نیز نسبت به WCO در تمامی بارها کمتر است. با توجه به نتایج، با افزایش بار از 20 تا 80 درصد، لحظه ی شروع احتراق گرم، در حدود 5/2 درجه به لحظه ی شروع پاشش سوخت نزدیک تر می شود. همچنین با افزایش جرم سوخت، به دلیل سهم بالای سوخت LR بازه ی شکل گیری احتراق سرد کوتاه تر می شود. در تمامی حالت ها شروع تولید گونه ی فرمالدهید هم زمان با آغاز آزادسازی حرارت دماپایین و شروع تولید گونه ی هیدروکسیل هم زمان با آغاز فرآیند آزادسازی حرارت دما بالا است. نسبت مولی فرمالدهید تولید شده به هیدروکسیل با افزایش بار موتور، به دلیل کاهش نسبت سوخت DI به FPI کاهش یافته، منجربه کاهش بازه ی احتراق سرد می شود.
    کلیدواژگان: سوخت بیودیزل روغن پسماند، اسید چرب اشباع، موتور RCCIشبیه سازی صفر بعدی
  • محی الدین گنجیان، محمدعلی علیرضاپوری، حسین باقریان فرح آبادی* صفحات 15-29

    با توجه به چالش های مرتبط با سطح آلایندگی و محدودیت منابع سوخت های فسیلی، طراحی، ساخت و بهره برداری از شناورهای سطحی تما م برقی با تکیه بر انرژی های پاک در حال توسعه است. از طرف دیگر، با عنایت به ویژگی های برجسته سوخت هیدروژن و امکان نیل به سطح آلایندگی صفر در فرآیند تولید آن، در سال های اخیر، هیدروژن به عنوان سوخت اصلی آینده، مورد توجه بسیاری قرار گرفته است. رشد استفاده از هیدروژن در صنعت حمل و نقل الکتریکی نیز قابل توجه بوده است و در صنعت شناورهای سطحی نیز، استفاده از سوخت هیدروژن و توسعه فناوری پیل سوختی توسعه قابل ملاحظه ای یافته است. در این مقاله روند طراحی مفهومی شناور سطحی تمام برقی هیبریدی مجهز به پیل سوختی، پیشنهاد شده است. در روند طراحی پیشنهادی، به منظور ایجاد یک رویکرد جامع نگرانه و سیستماتیک، با بررسی فازهای پروژه های معتبر بین المللی در حوزه طراحی، ساخت و بهره برداری شناورهای سطحی مبتنی بر پیل سوختی، یک فلوچارت طراحی مفهومی ارائه شده است. با استفاده از این فلوچارت و با در اختیار داشتن پارامترهای ورودی شناور سطحی مانند ظرفیت توان، انرژی مورد نیاز در هر سفر، نرخ تغییرات توان بارهای مصرفی، ابعاد شناور، ظرفیت مخازن سوخت، فضای در دسترس، و فناوری های در دسترس شامل ماژول های پیل سوختی و نحوه ذخیره سازی و تامین هیدروژن، می توان طراحی پایه سیستم قدرت شناورهای سطحی تمام برقی هیبریدی مبتنی بر پیل سوختی را انجام داد.

    کلیدواژگان: پیل سوختی، شناور سطحی تمام برقی، هیدروژن، فلوچارت طراحی
  • بهروز شهریاری*، حمید فرخ فال، مهرانعلی عزیزی، حمیدرضا بکایی صفحات 31-43
    دمای ورودی به نازل موتور توربینی یکی از پارامتر های تاثیرگذار در افزایش نیروی رانش تولید شده است در نتیجه استفاده از روش هایی برای افزایش دمای ورودی نازل ضروری است. خنک کاری برخوردی یکی از این روش ها بوده که با انتقال هوای خنک تر و سپس عبور از جت هایی به دیواره داغ نازل برخورد می کند و موجب جذب گرمای دیواره نازل می شود. در مقاله حاضر بهینه سازی سیستم خنک کاری برخوردی به صورت سه بعدی مورد بررسی قرار گرفته است. هندسه مورد مطالعه دیوارهای انتهایی نازل می باشد که به صورت صفحه تخت است. این صفحه شامل سوراخ های خنک کاری با سطح مقطع دایره ای است. طراحی بهینه برای یافتن اندازه قطر سوراخ ها و فواصل بین آنها می باشد. با ایجاد ارتباط بین نرم افزار و کد توسعه داده شده با زبان برنامه نویسی C، هندسه های مختلف برای بهینه سازی سوراخ ها با تعیین قیدهای مناسب به صورت خودکار تولید شده و طراحی بهینه می گردد. بهینه سازی از نوع چندهدفه است و الگوریتم بهینه سازی تکامل تفاضلی می باشد. هدف از بهینه سازی رسیدن به دمایی نسبتا یکنواخت و همچنین کمتر از دمای بیشینه مجاز در دیوار نازل است. نتایج بهینه سازی چندهدفه بصورت نمودار پارتو ارائه شده است.
    کلیدواژگان: موتور توربوفن، نازل دوبعدی، خنک کاری برخوردی، الگوریتم تکامل تفاضلی، طراحی بهینه
  • امید مجنونی، قنبر علی شیخ زاده* صفحات 45-63
    به علت فشار بالای فشرده سازی گاز طبیعی برای استفاده در خودروها، همواره احتمال بروز خطراتی چون انفجار و آتش سوزی وجود دارد. در این مقاله به بررسی سناریوی احتمالی انفجار در مخازن ذخیره جایگاه پرداخته شده است. ابتدا انفجار در یک مخزن تکی80 لیتری و سپس انفجار در دسته ای از مخازن که یک حادثه به صورت دومینو را تشکیل می دهد، مدل سازی شده است. نتایج نشان می دهد در فاصله 2 متری از محل انفجار مخزن تکی، فشار تا bar4 ادامه دارد و احتمال مرگ افراد در این فاصله، 99 درصد است. در فاصله 16 متری از محل انفجار دسته مخازن، فشار به bar20 می رسد و احتمال مرگ افراد در این محدوده 99 درصد خواهد بود. در هر دو حالت مدل سازی، مقدار تشعشع حرارتی به kW/m2 5/37 می رسد. میزان تشعشع در انفجار مخزن 80 لیتری، شعاع 66/17 متر و در انفجار دسته ای مخازن شعاع 55 متر را در برمی گیرد که منجربه آسیب ساختمان های اطراف و مرگ افراد خواهد شد. با مقایسه نتایج، حریم ایمن و میزان خسارت نیز پیش بینی شده است. نتایج تحقیق می تواند در جهت بهبود ایمنی در استفاده صحیح از گاز طبیعی فشرده و جانمایی صحیح تجهیزات جایگاه ها استفاده شود.
    کلیدواژگان: گاز طبیعی، انفجار مخازن، شبیه سازی پیامد، ارزیابی ریسک، مرگ و میر
  • علی اصغر امرایی، محمد افتخاری یزدی*، آرش میر عبدالله لواسانی صفحات 65-76

    هدف از این کار بررسی یک هندسه متفاوت درکلکتور سهموی به منظور افزایش راندمان حرارتی از طریق جذب همزمان سطحی و حجمی به صورت ترکیبی هست. اخیرا مشاهده شده که اگر دمای ورودی بالای 250 درجه سانتی گراد باشد کلکتورهای جذب مستقیم می تواند راندمان را تا 10% افزایش دهد با توجه به اینکه رابطه مستقیمی بین غلظت نانوسیال و قطر لوله شفاف حامل سیال با ضریب جذب وجود دارد، از طرفی هرچه غلظت نانوسیال بالا رود مشکلات رسوبگذاری سیال و نگهداری سیستم پیش می آید. در این تحقیق مقدار نانوکربن استفاده شده به صورت سوسپانسیون 0/02 gr/l در سیال پایه روغن در نظر گرفته شده است که طبق داده های تجربی این مقدار غلظت نانو کربن پرتوهای نور را در عمق 24 (میلی متر) کاملا جذب میکند و از همین ضریب جذب برای این هندسه خاص از کلکتور استفاده شده است. نتایج نشان میدهد بقیه تشعشع به صورت سطحی با استفاده از لوله مرکزی جذب میشود به طوری که راندمان حرارتی را تا 6 درصد نسبت به کلکتور معمول جذب مس را داریم که حدود 19 درجه کلوین است.

    کلیدواژگان: کلکتور سهموی، نانوسیال، جذب سطحی، عملکرد حرارتی
  • عباس ملائی*، احمدرضا رحمتی صفحات 77-94

    بارزترین ویژگی چاه های حرارتی، قابلیت انتقال گرما و خاصیت خنک کنندگی آن ها است. در این پژوهش از یک چاه حرارتی فعال تک کانالی عمودی با سیال فلز مایع گالینستن استفاده شده و گسسته سازی معادلات ناویراستوکس به روش حجم محدود مرتبه دوم بالادست انجام شده است. بررسی انتقال حرارت جابه جایی ترکیبی با اعداد ریچاردسون 0/45 و 1 و 10 به دو صورت جهت جریان از بالابه پایین و جهت جریان از پایین به بالا صورت گرفته و به اثرات میدان مغناطیسی خارجی در دو جهت عمود بر محور جریان پرداخته شده است. نتایج نشان داد جهت جریان از پایین به بالا با عدد ریچاردسون 10 بدون حضور میدان مغناطیسی، عدد ناسلت را 11/30 درصد نسبت به جهت جریان از بالابه پایین بهبود داده است. با عدد ریچاردسون 1 و جهت جریان از پایین به بالا، اثر اعمال میدان مغناطیسی در جهت Z (عمود بر محور جریان) با عدد هارتمن 129، 164/5 و 194 به ترتیب 11/29، 13/63 و 15/88 درصد عدد ناسلت را بهبود بخشیده است. با عدد ریچاردسون 1 و جهت جریان از پایین به بالا، اثر اعمال میدان مغناطیسی در جهت X (عمود بر محور جریان) با عدد هارتمن 64/6، 129 و 194 به ترتیب 7/08، 8/28 و 8/76 درصد عدد ناسلت را بهبود بخشیده است.

    کلیدواژگان: میکروکانال، انتقال حرارت جابهجایی ترکیبی، فلز مایع، چاه حرارتی، میدان مغناطیسی
  • سلمان ابراهیمی، ولی کلانتر*، جواد ابوالفضلی اصفهانی صفحات 95-110
    مواد تغییر فاز دهنده (PCMs) در آبگرمکن های خورشیدی برای ذخیره مقدار اضافی انرژی گرمایی موجود در طول ساعات آفتابی می تواند استفاده شود. هدف از مطالعه ی حاضر، بررسی عملکرد سیستم آبگرمکن خورشیدی با لوله ی گرمایی، به همراه سیستم ذخیره ی انرژی حاوی مواد تغییر فاز دهنده (PCMs) است. در این مطالعه یک مخزن گالوانیزه استوانه ای با کویل دوگانه ی مارپیچ و حاوی PCM، به عنوان یک واحد ذخیره ی انرژی گرمایی عمل می کند. از پارافین به عنوان PCM و از آب به عنوان مایع انتقال حرارت (HTF) برای انتقال گرما از مخزن آبگرمکن به لوله های مارپیچ و از آنجا به مخزن ذخیره ی انرژی، استفاده می شود. آزمایشات فرآیند شارژ و تخلیه در روزهای آفتابی و در شرایط عملیاتی واقعی انجام می شود. اهمیت تغییرات دمایی مایع انتقال حرارت HTF و ماده ی تغییر فاز دهنده PCM و نیز بازه ی تغییرات، مورد بحث قرار گرفته و متغیرهای عملکردی انرژی شارژ و تخلیه و بازده انرژی حرارتی مورد مطالعه واقع شده است. بازده شارژ محاسبه شده، %7/75 و بازده واحد ذخیره-ی انرژی برای فرآیند تخلیه، %61.1 بدست آمد. PCM، 2700 کیلوژول گرما را در 70 دقیقه برای دمای ورودی HTF 80 درجه ی سانتیگراد در حین شارژ، ذخیره کرد و 1650 کیلوژول گرما را در 50 دقیقه در دمای HTF ورودی 25 درجه سانتیگراد و 42 لیتر در دقیقه در واحد ذخیره، تخلیه ی انرژی کرد. از آزمایشها مشخص شد که PCM، عملکرد سیستم را، با افزایش بازده انرژی شارژ و راندمان حرارتی مخزن ذخیره ی آب گرم، بهبود می بخشد.
    کلیدواژگان: انرژی خورشیدی، ماده ی تغییر فاز دهنده، مخزن ذخیره ی انرژی، شارژ، تخلیه ی انرژی
  • محمدامین قماشی*، رضا کاظمی صفحات 111-126

    در این پژوهش نسبت به ارائه و توسعه یک سیستم الگوریتم کنترل مقاوم جهت پایدارسازی خودرو الکتریکی موتور در چرخ با پیاده سازی تکنیک کنترل مود لغزشی اقدام می گردد. بر اساس الگوریتم کنترل پیشنهادی، یک کنترل وزنی اشتراکی مابین سرعت زاویه چرخشی خودرو حول محور یاو و زاویه لغزش جانبی خودرو پیاده سازی می گردد. همچنین از یک ضریب وزنی با استفاده از الگوریتم فازی جهت کنترل گشتاور چرخشی خودرو استفاده می گردد. در ادامه نسبت به توزیع بهینه گشتاور به چهار چرخ خودرو الکتریکی موتور در چرخ با لحاظ محدودیت حداکثر گشتاور موتور الکتریکی و با لحاظ ضریب اصطکاک سطح جاده و تایر اقدام می گردد. بر اساس الگوریتم کنترل پیشنهادی، یک کنترل وزنی اشتراکی مابین سرعت زاویه چرخشی خودرو حول محور یاو و زاویه لغزش جانبی خودرو پیاده سازی می گردد.سیستم کنترل پیشنهادی در نرم افزارهای متلب/سیمولینک- کارسیم به طور مشترک پیاده سازی می گردد. نتایج حاصل از شبیه سازی های انجام شده عملکرد مطلوب و اثربخش سیستم الکوریتم کنترل پیشنهادی را به نمایش می گذارد.

    کلیدواژگان: سطح لغزش، پایدارسازی عرضی، زاویه لغزش جانبی خودرو، کنترل مقاوم
  • سجاد رسایی*، داود الماسی، محمدرضا حیدری صفحات 127-138
    در این پژوهش رفتار مکانیکی و پدیده آسیب نرم آلیاژ آلومینیوم 5083 مطالعه شده و رابطه بین کرنش شکست و وضعیت تنش در محل گسیختگی، بر اساس مدل های آسیب کلاسیک جانسون-کوک، مدل رایس-تریسی و مدل هوپوترا ارائه گردیده است. بر اساس نتایج در محدوده نسبت تنش سه محوره مطالعه شده، تفاوت بین نتایج مدل ها ناچیز است و با دقت مناسب از هر کدام می توان استفاده کرد. کالیبره کردن مدل ها با استفاده از آزمون های تجربی بر روی نمونه های تخت و تخت شیاردار و با هدف ایجاد نسبت های تنش سه محوره مختلف در محل شیار، انجام شده است. با هدف بررسی نتایج مدل به دست آمده، مسئله در محیط نرم افزار المان محدودآباکوس شبیه سازی شده و نتایج آن با آزمون های تجربی مقایسه شده است. نتایج شبیه سازی های عددی و تجربی از همخوانی بسیار خوبی برخوردار بودند و بر اساس نتایج، مدل استخراج شده می تواند نیروی بیشینه را با حداکثر خطایی کمتر از 2.5% محاسبه کند.
    کلیدواژگان: آلومینیوم 5083، آسیب نرم، مدل جانسون-کوک، المان محدود
  • حمید سید صالحی، فرنوش ترکی، عبدالحسین جلالی اقچای*، محمدجواد بختیاری دوست صفحات 139-153

    در این مقاله، خواص مکانیکی فولاد زنگ نزن با نرخ کرنش های مختلف اندازه گیری و گزارش شده است. با در نظر گرفتن معادله کار-سختی سویفت، نمودار حد شکل دهی (FLD) ورق با دو روش تجربی و اجزای محدود به دست آمده است. پس از طراحی آزمایش بر اساس روش باکس بنکن و انجام آن ها به روش اجزای محدود (FEM)، تاثیر پارامترهای ورودی شعاع دهانه قالب، فاصله بین سنبه و قالب، نیروی ورق گیر، راستای برش بلانک اولیه نسبت به راستای نورد و ضریب اصطکاک بر عمق محصول بدون پارگی به دست آمده است. در نهایت پارامترهای بهینه برای دستیابی به حداکثر عمق کشش استخراج شده است. پس از تعریف خواص استخراج شده از ورق فولادی در نرم افزار اتوفرم، به منظور اعتبارسنجی و اطمینان از صحت تحلیل اجزای محدود، توزیع ضخامت در یک مسیر مشخص بر روی محصول آزمایشی با المان محدود مقایسه شده است. پس از طراحی آزمایش ها و انجام آن ها با استفاده از FEM، مشخص شد که در محدوده مورد بررسی، فاصله بین سنبه و قالب هیچ تاثیری بر عمق کشش ندارد. همچنین با افزایش شعاع دهانه قالب، عمق کشش افزایش می یابد. ضریب اصطکاک بیش ترین تاثیر را در عمق کشش دارد و با کاهش آن عمق کشش افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: کشش عمیق، عمق پارگی ورق، توزیع ضخامت، منحنی حد شکل پذیری، بهینه سازی حد کشش
|
  • Saleh Talesh Amiri, Rouzbeh Shafaghat *, Omid Jahanian, Rezvan Alamian Pages 1-13
    Using the strategy of low-temperature combustion engines is one of the effective solutions to reduce nitrogen oxides; In the present study, a single-zone code was developed considering the detailed chemical kinetic mechanism to investigate the performance of an RCCI engine with WCO-gasoline diesel/biodiesel hybrid fuel. The study of the consumption of chemical species showed that unsaturated fatty acids are consumed more quickly in the combustion process. Diesel consumption speed is also lower than WCO in all loads. According to the results, with an increase in load from 20 to 80%, the moment of starting hot combustion is closer to the moment of starting fuel injection by about 2.5 degrees. Also, with the increase of fuel mass, due to the high proportion of LR fuel, the period of formation of cold ignition becomes shorter. In all cases, the beginning of the production of formaldehyde species is the same time as the beginning of the low temperature heat release and the beginning of the production of the hydroxyl species is the same time as the beginning of the high temperature heat release process.
    Keywords: Waste Cooking Oil Biodiesel Fuel, Saturated Fatty Acid, Zero-Dimensional Simulation RCCI Engine
  • Mohiedin Ganjian, Mohammadali Alirezapouri, Hossein Bagherian Farahabadi * Pages 15-29

    Considering the challenges related to the level of pollution and the limitation of fossil fuel resources, the design, construction and operation of all-electric ships with on clean energy resources is being developed. On the other hand, due to the prominent features of hydrogen and the possibility of achieving a zero-pollution hydrogen production, , in recent years, hydrogen has received much attention as the main fuel of the future. The growth of the hydrogen usage in the electric transportation industry has also been significant, and in the ships’ industry, the use of hydrogen fuel and the development of fuel cell technology have been significantly developed. In this paper, a conceptual design process of an all-electric fuel cell ship is proposed.To create a comprehensive and systematic approach in the proposed design process, by investigating the phases of internationally recognized projects in the field of design, construction and operation of fuel cell ships, a conceptual design flowchart has been presented. By using this flowchart and having the ship’s input parameters such as power capacity, energy required for each trip, load change rates, ship’s dimensions, fuel tank capacity, available space, and available technologies including fuel cell modules and hydrogen supplyment and storage methods, it is possible to design the basic power system of all-electric hybrid ship based on fuel cell.

    Keywords: Fuel Cell, All-Electric Ship, Hydrogen, Design Flowchart
  • Behrooz Shahriari *, Hamid Farrokhfal, Mehranali Azizi, Hamidreza ‌Bokaei Pages 31-43
    The inlet temperature to the nozzle of the turbine engine is one of the most influential parameters in increasing the thrust, Therefore it is necessary to use methods to increase the inlet temperature of the nozzle. impingement cooling is one of these methods, which by passing cooler air and then passing through jets, hits the hot wall of the nozzle and causes the heat of the nozzle wall to be absorbed. In this article, the optimization of impingement cooling system has been investigated in three dimensions. The studied geometry is the end walls of the nozzle, which is in the form of a flat plate. This plate includes cooling holes with a circular cross-section. The optimum design is to find the diameter and distances between of the holes. With coupling of software and the code developed with C programming language, different geometries for hole optimization are generated automatically by determining the appropriate constraints and the design is optimized. The optimization is multi-objective and the optimization algorithm is differential evolution. The goal of optimization is to reach a relatively uniform temperature and also temprature lower than the maximum temperature allowed in the nozzle wall. The results of multi-objective optimization are presented as a Pareto front.
    Keywords: Turbofan, 2D Nozzle, Impingement Cooling, Differential Evolution Algorithm, Optimum Design
  • Omid Majnooni, Ghanbar Ali Sheikhzadeh * Pages 45-63
    Due to the high pressure of natural gas compression for use in cars, there is always a possibility of danger such as explosion and fire. In this article, the possible scenario of the explosion in the storage tanks of the station has been investigated. First, the explosion in a single 80-liter tank and then the explosion in a group of tanks that form a domino incident are modeled. The results show that at a distance of 2 meters from the explosion site of a single tank, the pressure continues up to 4 bar and the probability of fatality of people in this distance is 99%. At a distance of 16 meters from the explosion site of a group of tanks, the pressure will reach 20 bar and the fatality of people in this range will be 99%. In both modeling modes, the amount of radiation heat flux reaches 37.5 kW⁄m2. Radiation in the explosion of the 80-liter tank covers a radius of 17.66 meters, and in the explosion of a group of tanks, the radius covers a radius of 55 meters, which will lead to the damage of the surrounding buildings and the fatality of people. By comparing the results, safely privacy and the amount of damage have also been predicted. The results of the research can be used to improve safety in the correct use of compressed natural gas and the correct positioning of station equipment.
    Keywords: Natural Gas, Explosion Of Tanks, Simulating The Outcome, Risk Assessment, Death
  • Aliasghar Amraee, Mohammad Eftekhari Yazdi *, Arash Mirabdolah Lavasani Pages 65-76

    The purpose of this work is to investigate a different geometry in the parabolic collector in order to increase the thermal efficiency through simultaneous surface and volume absorption in a combined condition. Recently, it has been observed that if the inlet temperature is above 250 °C, Direct absorption collectors can increase efficiency up to 10% Considering that there is a direct relationship between the concentration of nanofluid and the diameter of the transparent tube carrying the fluid with the absorption coefficient, On the other hand, as the concentration of nanofluid increases, fluid sedimentation and system maintenance problems occur. In this research, the amount of nanocarbon used as a suspension of 0.02 gr/l in oil base fluid is considered. According to experimental data, this amount of nano carbon concentration completely absorbs light rays at a depth of 24 (mm) and this absorption coefficient has been used for this specific geometry of the collector. The results show that the rest of the radiation is absorbed on the surface using the central tube, so that the thermal efficiency is up to 6% compared to the usual copper absorption collector, which is about 19 degrees Kelvin.

    Keywords: Parabolic Collector, Nanofluid, Adsorption, Thermal Performance
  • Abbas Molaei *, Ahmadreza Rahmati Pages 77-94

    The most obvious feature of heat sinks is their ability to transfer heat and their cooling properties. In this research, a vertical single-channel active heat sink with Galinstan liquid metal fluid was used and the discretization of Navier Stokes equations was done using the second-order upwind finite volume method. Investigation of Mixed Convection heat transfer with Richardson numbers 0.45, 1 and 10 has been done in both directions of flow from top to bottom and flow direction from bottom to top and the effects of external magnetic field in two directions perpendicular to the flow axis have been investigated. The results showed that the flow direction from bottom to top with a Richardson number of 10 without the presence of a magnetic field improved the Nusselt number by 11.30% compared to the flow direction from top to bottom. With the Richardson number of 1 and the flow direction from bottom to top, the effect of applying the magnetic field in the Z direction (perpendicular to the current axis) with the Hartmann number of 129, 164.5, and 194, respectively, is 11.29, 13.63, and 15.88 percent of the Nusselt number has been improved. With the Richardson number of 1 and the flow direction from the bottom to the top, the effect of applying the magnetic field in the X direction (perpendicular to the flow axis) with the Hartmann number of 64.6, 129 and 194, respectively, is 7.08, 8.28 and 8.76% of the Nusselt number has improved.

    Keywords: Microchannel, Mixed Convection Heat Transfer, Liquid Metal, Heat Sink, Magnetic Field
  • Salman Ebrahimi, Vali Kalantar *, Javad Abolfazli Esfahani Pages 95-110
    Phase change materials (PCMs) can be used in solar water heaters to store excess heat energy available during sunny hours. The purpose of this study is to investigate the performance of the solar water heater system with heat pipe, along with the energy storage system containing phase change materials (PCMs). In this study, a cylindrical galvanized tank with double spiral coil and containing PCM acts as a thermal energy storage unit. Paraffin is used as PCM and water is used as a heat transfer fluid (HTF) to transfer heat from the water heater tank to the spiral tubes and from there to the energy storage tank. The charging and discharging process tests are carried out on sunny days and in real operating conditions. The importance of temperature changes of HTF heat transfer fluid and PCM phase change material as well as the range of changes have been discussed. Functional variables of charge and discharge energy and thermal energy efficiency have been studied. The calculated charging efficiency, 75.7 %and the efficiency of the energy storage unit for the discharge process was 61.1 %. PCM saved 2700 kJ of heat in 70 minutes for 80 ° C during charging and 1650 kJ of heat in 50 minutes at 25 ° C and 42 liters per minute in storage, discharge. He made energy. From the tests, it was found that PCM improves the performance of the system by increasing the charging energy efficiency and the thermal efficiency of the hot water storage tank.
    Keywords: Solar Energy, Phase Change Material, Energy Storage Tank, Charge, Discharge
  • Mohammadamin Ghomashi *, Reza Kazemi Pages 111-126

    In this research, the presentation and development a robust control algorithm system for stabilization in-wheel motor electric vehicle by implementing the sliding mode control technique is carried out. Based on the proposed algorithm, a shared weight control is implemented between the yaw rate of vehicle and the sideslip angle of the vehicle. Also, a weighting coefficient is used using fuzzy algorithm to control the yaw torque of the vehicle. In the following, the optimal distribution of torque to the four wheels of in-wheel motor electric vehicle, considering the limit of the maximum torque of the electric motor and considering the coefficient of friction of the road surface and tire, is done. Based on the proposed algorithm, a shared weight control is implemented between the yaw rate of vehicle and the sideslip angle of the vehicle. Also, a weighting coefficient is used using fuzzy algorithm to control the yaw torque of the vehicle. The proposed control system is jointly implemented in MATLAB/Simulink-Carsim softwares. The results of the performed simulations show the optimal and effective performance of the proposed control algorithm system.

    Keywords: Sliding Surface, Lateral Stabilization, Vehicle Sideslip Angle, Robust Control
  • Sajad Rasaee *, Davood Almasi, Mohamadreza Heydari Pages 127-138
    In this research, the mechanical behavior and the phenomenon of ductile damage of Al5083 are studied and the relationship between the fracture strain and the state of stress at the damage location is presented based on the classic damage models of Johnson-Cook, Rice-Tracy and Hooputra. Based on the results, in the studied stress triaxilality range, the difference between the models is insignificant and each of them can be used with reasonable accuracy. Calibrating of the models has been done using experimental results on the both smooth and notched flat specimens. In order to check the results of the obtained model, the process has been simulated in the Abaqus and its results have been compared with the experimental results. The results of the numerical and experimental simulations were in good agreement and based on them, the extracted model was able to predict the maximum force with the accuracy of more than ±2.5%.
    Keywords: Aluminum 5083, Ductile Damage, Johnson-Cook Model, FEM Analysis
  • Hamid Seyed Salehi, Farnoosh Turki, Abdolhossein Jalali Aghchai *, Mohammadjavad Bakhtiary Doost Pages 139-153

    In this article, the mechanical properties of stainless steel are measured at different strain rates. Then, considering the Swift work-hardness equation, the forming limit diagram (FLD) of the sheet has been obtained with two experimental and finite element methods. After designing the experiment based on Box-Behnken method and performing them using the finite element method (FEM), the effect of the input parameters of the radius of the die opening, the distance between the punch and the die, the force of the plate holder, the cutting direction of the primary blank relative to the rolling direction and the coefficient of friction has been obtained on the depth of the product without tearing. Finally, the optimal parameters to achieve the maximum stretching depth have been extracted. After defining the properties extracted from the steel sheet in the software, in order to validate and ensure the accuracy of the finite element analysis, the thickness distribution in a certain path on the experimental product has been compared with the finite element. After designing the experiments and conducting them using the FEM, it was found that in the investigated range, the clearance between the punch and the die has no effect on the depth of tension; Also, by increasing the radius of the opening of the die, the depth of stretching increases. The coefficient of friction has the greatest effect on the depth of stretching and with its decrease, the depth of stretching increases.

    Keywords: Deep Drawing, Sheet Tear Depth, Thickness Distribution, Forming Limit Curve, Forming Limit Optimization