فهرست مطالب

مهندسی مکانیک مدرس - سال دوازدهم شماره 6 (اسفند 1391)

نشریه مهندسی مکانیک مدرس
سال دوازدهم شماره 6 (اسفند 1391)

  • تاریخ انتشار: 1391/10/17
  • تعداد عناوین: 14
|
  • مصطفی بهره مندی، سیدعلی میربزرگی صفحات 1-9
    جریان های نیرو محرک داخلی که در آنها نیروی محرک درمقاطع عرضی کانال، دارای توزیع کاملا یکنواخت هستند حتی اگر توزیع محوری این نیروها غیر یکنواخت باشد، یک میدان سرعت کاملا توسعه یافته ایجاد می کنند. در این صورت می توان نیروی محرک با توزیع غیر یکنواخت محوری را ابتدا به طور موقتی حذف کرده و به جای آن از یک نیروی حجمی معادل اما کاملا یکنواخت در سراسر کانال استفاده نمود. در این حالت اگرچه توزیع و مقدار نیروی محرک تغییر می کند اما پروفیل سرعت حاصله تغییری نخواهد کرد. مزیت چنین کاری این است که حل معادلات در هندسه های سه بعدی را می توان به حل دوبعدی (با معادله ی پواسون) برای مقطع عرضی کانال تبدیل نمود. پس از معلوم شدن توزیع سرعت در سطح مقطع، می توان بطور معکوس، با ابقای نیروی محوری واقعی، توزیع فشار واقعی را نیز به راحتی محاسبه نمود. یکی از کاربردهای این ساده سازی، شبیه سازی جریان های داخلی ام اچ دی است.مطابقت بسیار خوب نتایج این روش حل جدید، با نتایج حاصل از حل سه بعدی، نشان می دهد که روش حاضر می تواند با دقت کافی در حل میدان های سرعت و فشار در شبکه های میکروسیالی بکار رود و هزینه های سنگین تحلیل های سه بعدی را کم نماید.
    کلیدواژگان: جریان کاملا توسعه یافته، جریان نیرومحرک داخلی، روش جایگزینی موقت، میکروپمپ ام اچ دی، نیروی لورنتز
  • علیرضا مرادخانی، حمیدرضا بهاروندی، مهدی تاجداری صفحات 10-18
    کاربیدبور (B4C) با داشتن خواصی عالی چون سختی بالا، دانسیته کم و سطح مقطع بالا برای جذب نوترون، کاربردهای زیادی در تاسیسات هسته ای و صفحات زرهی سبک وزن دارد. با توجه به عدم زینترپذیری مناسب کاربیدبور، از رزین فنولیک (کربن) به عنوان کمک زینتر برای این سرامیک استفاده شده است. نمونه های بدون افزودنی و حاوی 5٪ وزنی رزین فنولیک تهیه شده و در دمای 2200 به مدت یک ساعت زینتر شدند و خواص فیزیکی و مکانیکی نمونه های مذکور بررسی شد. دانسیته نسبی نمونه های شامل 5٪ وزنی رزین فنولیک برابر 95٪ و برای نمونه های فاقد افزودنی برابر 82% دانسیته تئوری بدست آمد. همچنین افزایش قابل توجهی در بهبود خواص مکانیکی آنها نسبت به نمونه های فاقد افزودنی مشاهده شد؛ بطوریکه استحکام خمشی از 264 به MPa318، مدول الاستیسیته از 445 به GPa465، سختی ویکرز از 3020 به GPa3150 و مقادیر چقرمگی شکست از 6/2 به 2/4 بهبود یافت.
    کلیدواژگان: کامپوزیت، کاربیدبور، پرس داغ، خواص مکانیکی، تخلخل
  • مهدی مهدوی خواه، حمید نیازمند صفحات 19-29
    به منظور بررسی تاثیر پارامترهای مختلف بر عملکرد چیلر باید بستر ماده متخلخل جاذب را با استفاده از معادلات حاکم و فرضیات مناسب مدلسازی کرد. برای مطالعه عددی چیلرهای جذب سطحی باید چهار حوزه سیال حرارتی، لوله فلزی، فین ها و بستر به صورت همزمان حل شوند. یکی از فرضهایی که تاثیر زیادی در حجم محاسبات دارد و معادلات حاکم بر بستر را ساده تر می کند فرض فشار یکنواخت برای بستر است. برای برخی شرایط مدلسازی بایستی مقدار فشار در بستر محاسبه شود و در واقع نمی توان از مقاومت انتقال جرم برون ذره ای صرف نظر کرد اما در برخی شرایط می توان فرض فشار یکنواخت در بستر را در نظر گرفت و حجم معادلات را تا حد زیادی کاهش داد. در این مطالعه با مقایسه معادلات حاکم در دو حالت فشار یکنواخت و فشار غیر یکنواخت، یک عدد بدون بعد معرفی شده و با مقایسه نتایج، یک مقدار حدی برای آن بدست آمده است. با استفاده از این پارامتر قبل از شروع مدلسازی می توان پیش بینی کرد که آیا نیاز به محاسبه توزیع فشار در بستر وجود دارد یا می توان از مقاومت انتقال برون ذره ای صرف نظر کرد.
    کلیدواژگان: تقریب فشار یکنواخت، چیلر جذب سطحی، مدلسازی، محیط متخلخل
  • مصطفی خسروی الحسینی، داود رحیم یار هریس، قارن درستی حسنکیاده صفحات 30-41
    این تحقیق به بررسی تقریب مناسب برای تعیین واگرایی شار حرارتی تشعشعی و تاثیر خطای محاسبات بر عملکرد مشعل متخلخل پرداخته است. بدین منظور از دو نمونه مشعل متخلخل تک لایه ای و دولایه ای در شبیه سازی عددی مشعلی با شعله مدفون استفاده شده است. به دلیل اختلاف چشمگیر دمای ماتریس جامد و سیال عبوری خصوصا در ناحیه شعله درون مشعلهای متخلخل، معادلات انرژی در حالت عدم تعادل حرارتی در نظر گرفته شده اند و جهت مدلسازی احتراق از سینتیک کامل احتراقی گاز متان استفاده شده است. از آنجا که از اثر مرزهای جانبی چشم پوشی شده، هندسه مشعل متخلخل در حالت یک بعدی در نظر گرفته شده است تا بتوان حل تحلیلی انتقال حرارت تشعشعی را ارائه نمود. نتایج نشان داده روش های جهت های تفکیک شده کاملا مشابه روش احجام محدود رفتار می نمایند و بهترین شرایط در تقریب 8 جهت متصور است و جهت های کمتر فاقد دقت مناسب می باشند و جهتهای بیشتر هزینه محاسبات را افزایش می دهند بدون آنکه تاثیری قابل توجهی بر افزایش دقت داشته باشند. همچنین تقریب دو شار و روسلند نیز فاقد اعتبار در مدلسازی مشعل متخلخل می باشند.
    کلیدواژگان: مشعل متخلخل، انتقال حرارت، تشعشع، حل تحلیلی
  • محمد علی اردکانی، سید مرتضی پرپنچی صفحات 42-51
    طرح تونل باد عمودی که برای عملیات سقوط آزاد طراحی شده است دارای دیفیوزر به شکل ورودی 8 ضلعی و خروجی 4 ضلعی می باشد. لذا زاویه صفحه های دیفیوزر فوق متقارن نبوده و دارای زاویه های 3.43 و 10.66 درجه می باشد. پیش بینی افت فشار و همچنین بررسی جدایش جریان هوا در این دیفیوزر برای طراحی تونل باد از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. در این تحقیق مدل 7.8 % دیفیوزر اصلی ساخته شده و جریان هوا در دیفیوزر فوق در حالت های دمنده و مکنده با استفاده از فشارسنج های الکترونیکی، مورد بررسی قرار گرفته است. افت فشار دیفیوزر فوق اندازه گیری شده و با نتایج افت فشار دیفیوزر دایره به مربع که نزدیک به دیفیوزر مورد آزمایش است، مقایسه شده است. برای پیش بینی افت فشار دیفیوزر فوق، باید زاویه صفحه بزرگتر را در معادلات نیمه تجربی استفاده نمود و استفاده از زاویه معادل دیفیوزر مناسب نیست. همچنین با بررسی ضریب بازیافت فشار مشخص شد که جدایش قابل توجهی در دیفیوزر فوق اتفاق نیافتاده است.
    کلیدواژگان: دیفیوزر، توزیع فشار استاتیکی، توزیع سرعت، افت فشار
  • سید محمد هادی ساداتی، مهیار نراقی، عبدالرضا اوحدی همدانی صفحات 52-68
    راهرونده های غیرفعال، ربات هایی هستند که بر روی شیب های کوچک، می توانند حرکت سیکلی پایداری شبیه راه رفتن را بدون کنترل خارجی، داشته باشند. این مفهوم در دهه ی 90 میلادی توسط مک گیر معرفی شد. در سال های اخیر تحقیقات مختلفی در این زمینه صورت گرفته است. با توجه به تازگی موضوع، تاثیر پارامترهای ساختاری بر حرکت راه رونده و بهینه سازی آن ها و شبیه سازی نرم افزاری با هدف تعریف روند طراحی و ساخت مدل و انجام آزمایش های عملی، می تواند بیشتر مورد توجه قرار گیرد.
    در کار حاضر با گسترش ساده ترین مدل راه رونده، مدلی نزدیک تر به مدل قابل ساخت در نظر گرفته شده، سپس با تغییر پارامترهای ساختاری، میزان اثر بر بازده، پایداری و توانایی عبور از پستی و بلندی راه رونده و محدوده ی بهینه آن ها بررسی شده است. نشان داده می شود شعاع کف و مکان مرکز جرم پاها بیشترین تاثیر را بر پارامترهای حرکتی مدل دارد. پس از مقایسه ی نتایج با بررسی های مشابه پیشین و شبیه سازی در نرم افزار آدامز، روند ساخت مدلی بهینه به روش الگوریتم ژنتیک پیشنهاد شده است. در انتها با تعریف پنج مرحله آزمایش، نشان داده شد که درکنار بهینه یابی پارامترهای ساختاری، بررسی دقیق تر برخوردها برای دست یابی به حرکت بهینه بسیار مهم است.
    کلیدواژگان: قدم زنی غیرفعال، پایداری، بهینه سازی، ساخت و طراحی دوپا، آزمایش عملی دوپا
  • مسعود سلطان رضایی، محمدرضا قضاوی، علی¬اصغر جعفری، اصغر نجفی صفحات 69-79
    در این پژوهش، پایداری دینامیکی یک سیستم شامل سه شافت الاستیک پیچشی غیر هم محور به وسیله مدل سه درجه آزادی که حالت فضایی (سه بعدی) دارد، بررسی شده است. شافت ها با دو اتصال هوک متصل گشته اند و در انتهای هر کدام، یک دیسک صلب قرار دارد. ابتدا معادلات حرکت برای سیستم استخراج شده است و پس از خطی کردن معادلات دیفرانسیل، به صورت دستگاه معادلات متیو-هیل بیان گردیده و پایداری مجموعه به روش مندرمی ماتریس تحلیل شده است. در انتها محدوده ی پایداری دینامیکی بر حسب پارامترهای سیستم از قبیل سرعت دورانی، زاویه ی محور شافت ها با یکدیگر، سختی و استحکام شافت ها بیان گردیده است. نمودارهای پایداری بر اساس پارامترهای مختلف ارائه شده است و مشاهده می شود که با افزایش نسبت اینرسی دیسک ها و همچنین با کاهش زاویه اتصال هوک، پایداری افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: پایداری دینامیکی، سیستم شافت، ارتعاشات پیچشی، اتصال هوک
  • کامران دانشجو، رضا معدولیت، مصطفی طالبی توتی صفحات 80-94
    در مقاله حاضر، ارتعاشات آزاد پوسته های استوانه ای کامپوزیتی دوار با تقویت کننده های متعامد تحت بار محوری یکنواخت و فشار، با تئوری سه بعدی لایه ای مورد مطالعه قرار گرفته است. تقویت کننده ها با فواصل مساوی از یکدیگر قرار گرفته و دارای هندسه و جنس یکسانی می باشند. اتصال تقویت کننده ها بر سطح خارجی پوسته بوده و به قصد مدلسازی ریاضی تقویت کننده ها از روش المان جداگانه استفاده شده است. معادلات حرکت با نگرش انرژی و بر اساس اصل همیلتون حاصل میگردند. در استخراج معادلات حرکت از تئوری سه بعدی الاستیسیته استفاده و اثرات نیروی کریولیس، شتاب جانب به مرکز و کشش حلقوی اولیه در نظر گرفته شده است. با استفاده از تئوری سه بعدی لایه ای، بر روی معادلات حرکت و شرایط مرزی در راستای ضخامت جداسازی صورت گرفته است. شرایط مرزی پوسته در دو سر تکیه‎گاه ساده در نظر گرفته شده است. نتایج حاصل از روش حاضر با نتایج سایر محققین و نتایج تحلیل عددی مقایسه و تطابق مناسبی مشاهده شده است. در نهایت تاثیر هندسه و نوع تقویت کننده ها، سرعت دورانی و مقدار نیروی محوری و فشار داخلی بر فرکانس طبیعی پوسته استوانه ای تقویت شده مورد مطالعه قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: پوسته استوانه ای دوار، تقویت کننده های طولی و محیطی، تئوری سه بعدی الاستیسیته، سرعت بحرانی، تئوری لایه ای
  • سلمان نوروزی، محسن شاکری، مصطفی حبیب نیا صفحات 95-103
    جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی یکی از روش های جوشکاری حالت جامد است که برای اتصال انواع مواد به ویژه فلزات غیر همجنس کاربرد فراوانی دارد. در این پژوهش اتصال موفقیت آمیز دو فلز غیرهمجنس آلیاژ آلومینیم 5050 به فولاد زنگ نزن آستنیتی304، مورد مطالعه گرفت. از فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی برای اتصال این دو فلز ستفاده شد. در اتصال فلزات غیرهمجنس به روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، پارامترهای زیادی همچون سرعت دورانی، سرعت خطی، افست و شکل ابزار بر خواص ریزساختاری و مکانیکی محل اتصال تاثیر گذار می باشد. در این پژوهش به بررسی تاثیر سرعت دورانی، سرعت خطی و افست ابزار بر استحکام و سختی محل اتصال پرداخته شده است. همچنین در ادامه تاثیر عملیات آنیل بر مقدار استحکام نهایی، درصد ازدیاد طول و خواص ناحیه جوش مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که با آنیل کردن نمونه جوشکاری شده، استحکام نهایی 9 % و درصد ازدیاد طول به دو برابر افزایش یافته است.
    کلیدواژگان: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، فلزات غیر همجنس، آنیل، ناحیه جوش
  • عاطفه سلماسی، عبدالله شادآرام، مسعود میرزایی، آرش شمس طالقانی صفحات 104-116
    یکی از روش های نوین در زمینه کنترل فعال جریان، استفاده از عملگر پلاسمایی است که بوسیله تزریق ممنتوم به لایه مرزی، سبب جلوگیری از وقوع پدیده جدایش می شود. هدف از این تحقیق، شبیه سازی عددی و تجربی ایرفویل NLF0414 تحت تاثیر نیروهای حجمی حاصل از عملگر پلاسمایی می باشد. برای این منظور، ایرفویل مذکور تحت جریان هوای عبوری با سرعت m/s 25 و زوایای حمله مختلف، در دو حالت حضور و عدم حضور عملگر پلاسمایی به هر دو صورت عددی و تجربی شبیه سازی می شود تا میزان و چگونگی تاثیر حضور عملگر پلاسمایی بر روی جریان به خوبی بررسی شود. این بررسی نشان داد که حضور عملگر پلاسمایی بر روی سطح ایرفویل و در نزدیکی شروع جدایش سبب جابجا شدن نقطه جدایش از mm 16x= به mm 41x= در زاویه حمله 18 درجه می شود. این میزان تاخیر در شروع جدایش بر روی سطح ایرفویل سبب افزایش 35% نسبت ضریب نیروی برا به ضریب نیروی پسا و یا در حقیقت بازده ایرفویل در این زاویه حمله می شود.
    کلیدواژگان: عملگر پلاسمایی، روش فعال کنترل جریان، نقطه جدایش، زاویه استال
  • سعید امینی، محمد جواد ناطق صفحات 117-123
    در این مقاله ماشینکاری ارتعاشی یک جهته (Vibration Cutting-VC) و بیضوی(Elliptical Vibration Cutting-EVC) بر روی قطعه کار IN738 تحت فرکانس اولتراسونیک بررسی شد. ابتدا توسط نرم افزار اجزاء محدود MSC-MARC، فرایندها مدل سازی شدند و ارتعاش اولتراسونیک بر ابزار صلب در جهت سرعت برشی برای فرایند VC و در جهت سرعت برشی و عمق برش برای فرایند EVC اعمال گردید. تحلیل نیرو انجام و تاثیر هر کدام از فرایند ها بر نیروی ماشینکاری بررسی گردید. سپس آزمایش های لازم بر روی هر کدام از فرایندها توسط دستگاه تراش CNC بسیار دقیق و ابزار الماس تک کریستال انجام، و نتایج آزمایش با اجزاء محدود مقایسه گردید. نتایج نشان می دهد که روند تغییرات روش تحلیل اجزاء محدود با آزمایش های انجام شده مشابه می باشد. همچنین مزیت های فرایند EVC بر روی قطعه کار سوپر آلیاژ IN738 مانند دیگر مواد شامل مس، آلومینیوم و تنگستن به تایید رسید.
    کلیدواژگان: ماشینکاری ارتعاشی یک جهته، ماشینکاری ارتعاشی بیضوی، ارتعاش اولتراسونیک، IN738
  • کاظم محمدزاده، محمد ابراهیم کلاهدوز، ابراهیم شیرانی، محمدبهشاد شفیعی صفحات 124-135
    در این مطالعه، اثر تعداد طبقات بر روی عملکرد میکروشیر تسلا بررسی شده است. بدین منظور، چیدمان های مختلف شامل میکروشیرهای یک تا چهار طبقه به صورت عددی بررسی شدند. از یکسوکنندگی به عنوان معیار اصلی جهت ارزیابی عملکرد شیرها استفاده شد. از محاسبات دوبعدی و حالت پایای جریان سیال استفاده شد که وابستگی شدید یکسوکنندگی به عدد رینولدز و افت فشار را آشکار ساخت. نتایج نشان داد که در شرایط جریان یکسان میانگین یکسوکنندگی میکروشیر دوطبقه تقریبا 32/1 برابر حالت تک طبقه است. طبقات بیشتر پیچیدگی را افزایش می دهند و یکسوکنندگی را به میزان قابل ملاحظه ای تغییر نمی دهند. اینگونه نتیجه گرفته شد که حالت دوطبقه از شیر تسلا در بین چیدمان های مورد بررسی بهترین گزینه است. چیدمان دو طبقه از این شیر در میکروپمپ بدون دریچه ضمن فشردگی، قابلیت سازگاری در کاربردهای مختلف را دارد. همچنین، عملکرد میکروشیر دوطبقه در سه اندازه متفاوت با یک نمونه میکروشیر نازل-دیفیوزری مقایسه شد. مقایسه ها که براساس محاسبه مقدار یکسوکنندگی در گستره قابل کاربردی ای از عدد رینولدز انجام شد، نشان داد که یکسوکنندگی بر حسب عدد رینولدز مستقل از اندازه شیر است. هم چنین برتری شیر تسلا در اعداد رینولدز بالاتر و ضعف این نوع شیر در اعداد رینولدز پایین تر نشان داده شد.
    کلیدواژگان: میکروپمپ، میکروشیر فاقد اجزای متحرک، یکسوکنندگی
  • محمد مهدی افسری، سیدعلی میربزرگی صفحات 136-146
    بررسی جریان در ریزمجراها اخیرا شتاب قابل توجهی گرفته است. در مقاله حاضر، حل عددی اثرات گرمای ژول در جریان الکترواسمتیک درون یک ریزمجرا با سطح مقطع ذوزنقه ای شکل و دیواره دما ثابت ارائه شده است. معادله انرژی برای توزیع دما، معادله ناویر استوکس برای توزیع سرعت و یک معادله پواسون برای توزیع پتانسیل الکتریکی به روش حجم محدود در مختصات عمومی حل شده است. در عین حال خواص ترموفیزیکی سیال نظیر لزجت دینامیکی و رسانندگی الکتریکی تابع تغییرات دما در نظر گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که افزایش عدد ژول موجب افزایش دما، سرعت و دبی در هر مقطع کانال می شود. در صورت در نظر نگرفتن اثرات گرمای ژول، افزایش عدد ای-دی ال موجب افزایش دبی می شود اما با نظر گرفتن اثرات گرمای ژول، تا عدد ای دی ال 15 این افزایش ادامه دارد اما پس از آن دبی کاهش می یابد. افزایش نسبت منظری موجب کاهش سطح مقطع ریزمجرا می شود و با توجه به ثابت بودن عدد ژول، دمای میانگین سیال کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: جریان الکترواسمتیک، گرمای ژول، ریزمجرای ذوزنقه ای شکل، دیواره دما ثابت
  • فرید کاویانی، حمیدرضا میردامادی صفحات 147-158
    در این مقاله ارتعاش آزاد ورق های لایه لایه مرکب با استفاده از تئوری جدید چهار متغیره پالوده شده ورق، RPT، با توزیع سینوس هذلولوی جهت محاسبه کرنش های برشی برون صفحه، پیشنهاد شده است. از ویژگی های این تئوری، برآورده سازی شرط مرزی تنش برشی صفر روی لایه های بالایی و پایینی، بدون استفاده از ضریب شکل تیموشنکوست. معادله های حرکت برای متغیرهای استفاده شده در تئوری RPT، بر خلاف سایر تئوری های مرتبه بالاتر، از نظر دینامیکی تنها در جمله های اینرسی درهم‎گیرند ولی در جمله های وابسته به انرژی کرنشی درهم‎گیر نیستند. از این دیدگاه، تئوری RPT شبیه تئوری ‍CLPT است. بررسی عوامل موثر بر فرکانس مبنا با استفاده از پارامتر‎های تاثیرگذار بر آن مانند نسبت مدول ها در دو راستا، نسبت طول به ضخامت، و زاویه‎ی جهت‎گیری رشته ها، از اهداف اصلی این مقاله است. نتایج تئوری پیشنهادی با نتایج تئوری های تغییرشکل برشی مرتبه یکم و بالاتر، (FSDT، HSDT و RPT) مقایسه و درست سنجی شده است.
    کلیدواژگان: ارتعاش آزاد، تئوری ورق، ورق لایه‎لایه‎ی مرکب، تئوری چهار متغیره‎ی پالوده شده
|
  • Mostafa Bahremandi, Seyed Ali Mirbozorgi Pages 1-9
    Internal-force-driven flows in which the force acting on channel cross sections have a perfect uniform distribution create a fully developed velocity field even the axial distribution of these forces is non-uniform. In this situation، firstly the driving force with non-uniform axial distribution can be removed temporarily and then one can use an equivalent axial uniform body forcealternatively throughout the channel. In this case، although the distribution and the driving force change but the resulting velocity profiles remain unchanged. The main advantage of thisreplacement is thatthe solution of the equations in the 3-D geometries canbe converted to a 2-D solution using Poisson equationin the channel cross section. After determining the velocity distribution in the cross section، one caninverselycalculate the actual pressure distribution easily. This will be done by resuming the real axial force. One of the applications of this simplification is that the simulation of MHD channel flows can be carried out easily. Good agreement between the results of the new solution method and the results ofthe perfect solutions shows that the present method with enough accuracy can be used for prediction of velocity and pressure fields in microfluidic networks. Consequently the heavy costs of 3-D analysis are reduced considerably.
    Keywords: Adhoc method, Fully developed flow, Internal body force driven flow, Lorentz force, MHD micropump
  • Alireza Moradkhani, M. T Pages 10-18
    Unique properties of boron carbide (B4C) such as high hardness، low density، and comprehensive area for Neutron attraction، have turned this material into a very suitable candidate for many industrial applications such as nuclear facilities and light armored plates. According to inappropriate sinter ability of boron carbide، phenolic resin was utilized as sintered help for this ceramic. Different free additive samples of B4C with 5wt% phenolic resin were prepared and sintered at 2200°C. Then their physical and mechanical properties were investigated. Results show that the relative density of samples including 5wt% phenolic resin is equal to %95 and for samples without additive is equal to %82 of theoretical density. Furthermore، it can be seen an improvement in mechanical properties in comparison of free additives samples; so that the flexural strength from 264 to 318MPa، the modulus of elasticity from 445 to 465GPa، Vickers hardness from 3020 to 3150GPa and fracture toughness from 2. 6 to 4. 2MPa. m1/2 will be improved.
    Keywords: Composite, Boron Carbide, Hotpress, Mechanical Properties, Porosity
  • Pages 19-29
    In order to investigate the effect of various parameters on the adsorption chiller performance، the adsorbent bed should be modeled with appropriate governing equations and assumptions. In order to study the adsorption chiller numerically، the governing equations should be modeled in four domains of thermal fluid، metal tube، fins and adsorbent bed simultaneously. One of the assumptions، which greatly influenced the modeling complexity and computation cost is the uniform pressure approach for the bed. For some of modeling conditions the pressure of the bed should be calculated and the inter particle resistance cannot be neglected. In this study with comparing the governing equations of uniform pressure and non-uniform pressure approach، a dimensionless number is introduced and a limiting value is determined with the help of numerical results such as specific cooling power. This parameter can be employed to decide about the appropriate bed pressure assumption prior to start the modeling process.
    Keywords: Uniform pressure approach, Adsorption chiller, Modeling, Porous media
  • Pages 30-41
    This paper investigates suitable approximation for Calculating the thermal radiation flux divergence and effect of errors on performance evaluation of porous radiant burners (PRB). Thus، a single layer and a double layer of buried flame type of the porous radiant burners have been selected and numerically simulated. Due to the significant difference in the temperature of the solid matrix and the fluid passing the burner، the energy equations was considered as a non-local thermal equilibrium. Complete kinetics of methane air was used for combustion modeling. Since the effect of lateral walls should be neglected the problem was solved in 1D to present exact solution of RTE and compares the other approximations. Results show that discrete ordinate as well finite volume approximation of RTE show that eight directional spherical split is the best selection. Lower ordinates have substantial deviation and increasing the number of division enlarges computation cost without any considerable improvement on errors reductions. Furthermore، two flux method and Rosseland approximation are not valid for this kind of modeling.
    Keywords: Porous Burner, Heat Transfer, Radiation, Exact solution of RTE
  • Pages 42-51
    The vertical wind tunnel، which has been designed for sky-diving operations، consists of an octagonal to square diffuser. The diffuser configuration indicates that the wall angles in the diffuser are not symmetrical: the smaller and larger angles being 3. 43 and 10. 66 degrees، respectively. Estimation of pressure drop and study of flow separation in the diffuser is of great importance for the design of the vertical wind tunnel. In this research work، a 7. 8 % model of the original diffuser has been constructed، and airflow، in both blower and suction modes، has been studied in the diffuser using electronic pressure gauges. Pressure drop in the test diffuser has been measured and compared with pressure drop in a circular to square diffuser، which is installed in the vicinity of the test diffuser. To estimate the pressure drop in the test diffuser، the larger diffuser angle from the above، namely 10. 66 degrees should be used in the semi-empirical equations، and use of the equivalent diffuser angle is not recommended. In addition، study of the pressure recovery coefficient showed no significant flow separation in the tested diffuser.
    Keywords: Diffuser, Static Pressure Distribution, Velocity Distribution, Pressure Drop
  • Seyedmohammadhadi Sadati, Mahyar Naraghi, Abdolreza Ohadi Pages 52-68
    Passive walkers are robots، which perform a walking like، stable limit cycle on small slopes without any external control. This concept was published on 90’s by McGeer and there are lots of related researches going on in the past few years. Keeping in mind the novelty of the concept، investigating the effects of structural parameters on walking performance and finding their optimums، simulating the biped and establishing a trend to its optimal design and build، and finally doing experimental researches، would be of a great concern. In this research، a deployed model of biped that can be built has been considered، and then its walking performance sensitivity such as efficiency، stability and robustness on uneven trains due to variation of structural parameters and their optimum limits have been investigated. It was shown that the foot arc radius and center of mass height have the most important effect on walking performance. After comparing the results with previous researches and doing simulations in MSC. ADAMS software، an optimum design trend has been suggested. At the end based on experimental results، it was shown beside optimization of structural parameters، considering the impact condition as well would be very important to achieve optimal walking.
    Keywords: Passive Walking, Stability, Optimization, Design, Build of Biped, Experiment of Biped
  • Mohammad-Reza Ghazavi Pages 69-79
    In this study، dynamic stability of a system consisting of three torsionally elastic shafts with different rotation axises is analyzed. The system stability have been investigated by means of a three degree-of-freedom model in a spatial coordinate (three dimensional). Each shaft carrying a rigid disk at one end and have been linked through two Hooke''s joints. Equations of motion for the system were derived. These equations are linearised. After linearization of the differential equations are shown to consist of a set of Mathieu–Hill equations. Their stability are analyzed by means of a monodromy matrix method. Finally dynamic stability regions have been shown on different system parameters such as rotational velocity، misalignment angle’s of shaft axis، stiffness and rigidity of shafts. The stability charts constructed on various parameters. It was observed that with increasing inertia disk ratio and decreasing Hooke''s joint angle، the stable region increases.
    Keywords: Dynamic Stability, Shaft System, Torsional Vibration, Hooke's Joint
  • Kamran Daneshjou, Reza Madoliat, Mostafa Talebitooti Pages 80-94
    In this paper، an approximate solution using layer-wise theory for the vibration analysis of rotating laminated cylindrical shells with ring and stringer stiffeners under axial load and pressure is presented. The cylindrical shells are stiffened with uniform interval and it is assumed that the stiffeners have the same material and geometric properties and cylindrical shell reinforced by outer stiffeners while stiffeners are treated as discrete elements. The equations of motion are derived by the Hamilton’s principle. In deriving the governing equations three-dimensional elasticity theory are used and the study includes the effects of the Coriolis and centrifugal accelerations and the initial hoop tension. The layer-wise theory is used to discretize the equations of motion and the related boundary conditions through the thickness of the shells. The edges of the shell are restrained by simply supported boundary conditions. The presented results are compared with those available in the literature and also with the FE results and excellent agreement is observed. Finally، the results obtained include the relationship between frequency characteristics of stiffened cylindrical shell and different geometry of stiffeners، stiffener type، rotating velocities، amplitude of pressure and amplitude of axial load.
    Keywords: Rotating Cylindrical Shell, Ring, Stringer Stiffeners, Three, Dimensional Elasticity Theory, Critical Speed, Layer, wise
  • Salman Norouzi Pages 95-103
    Friction Stir Welding (FSW) is a solid state welding method. Now، for joining the variety of materials، especially dissimilar metals، has many applications. This method has no restrictions on the fusion welding. In addition to its many advantages، including the joining of metals with different melting points. In this paper، a successfully joint between Al5050Aluminum alloys to AISI304 stainless steel was reported. Friction Stir Welding (FSW) process was used for joining these dissimilar materials. In friction stir welding many parameters such as tool rotational speed، feedrate، offset and pin profile were effective on microstructure and mechanical properties of weld nugget by. This paper is focused on the effect of tool rotational speed، feedrate and offset on tensile strength and micro-hardness. In addition، effect of annealing operations was investigated on microstructure and mechanical properties of the weld nugget. The elongation and tensile strength of the weld nugget were increased 100 and 9 percent respectively by the annealing process.
    Keywords: FSW, dissimilar metal, annealing, weld nugget
  • Atefeh Salmasi, Abdollah Shadaram Pages 104-116
    Plasma actuator is one of the newest devices in flow control techniques which can delay separation by inducing external momentum to the boundary layer of the flow. The purpose of this paper is to simulate a NLF0414 airfoil both experimentally and numerically in presence of the body force vector induced by a specific plasma actuator. For this reason، the simulation is done both numerically and experimentally for a NLF0414 airfoil with the compressible 25 m/s velocity airflow in two different cases: with no plasma actuator located on the airfoil and with body force produced by a plasma actuator located on the top of the airfoil in order to investigate the effect of plasma on the flow passing over it. The results showed that presence of a plasma actuator on the top surface of the airfoil، close to the separation point، transferred the separation point from x=16 mm to x=41 mm at the angle of attack of 18 degrees. This separation delay caused a 35% increase in the ratio of lift to drag coefficient or the efficiency of the airfoil in the same angle of attack.
    Keywords: Plasma Actuator, Active Flow Control Method, Separation Point, Stall Angel
  • Mohammad Javad Nategh Pages 117-123
    One directional and elliptical vibration cutting of IN738 at ultrasonic frequency has been investigated both experimentally and by FEM in the present study. The influence of each process on the cutting force was studied. The FEM modeling was carried out by using MSC-MARC. The results were compared with the experimental findings of the conventional cutting. The ultrasonic vibration was applied to a rigid cutting tool along the cutting velocity in one directional vibration cutting. In elliptical vibration cutting the vibration was applied both along the cutting velocity and in the chip flow direction. The experiments were carried out on an ultra precision CNC lathe with single crystal diamond tools. The same effects were confirmed in the machining practice and by FEM. It was quite feasible when machining IN738 to obtain the advantages of elliptical vibration cutting already reported for some other materials such as copper، aluminum، tungsten and super alloys.
    Keywords: Vibration cutting, Elliptical vibration cutting, Ultrasonic vibration, IN738
  • Kazem Mohammadzadeh, Ebrahim M. Kolahdouz, Ebrahim Shirani Pages 124-135
    In this study، the effect of number of stages on Tesla microvalve performance has been studied. To do this، different layouts including one to four-stage microvalves are investigated numerically. The main criterion is used for evaluation of valves performance is diodicity. Two-dimensional and steady state computations of the fluid flow have been utilized that reveal a strong dependence of diodicity on Reynolds number and the pressure drop. The results showed that for the same flow condition، the diodicity average of the two-stage microvalve is approximately 1. 32 times of that of one-stage. Additional stages increase the complexity and they do not change the diodicity considerably. It is concluded that two-stage layout of Tesla type valve is the best option between the studied layouts. A two-stage layout of this valve in valveless micropump besides being compact، has the adaptability of the various functions. Also، the two-stage valve performance in three different sizes is compared with nozzle - diffuser type valve. Comparisons which are performed based on calculation of diodicity for applicable range of Reynolds numbers show that the diodicity is function of Reynolds number and is independent of the valve size. Also، the superiority of the Tesla type valve for higher Reynolds number and its weakness at lower Reynolds number are shown.
    Keywords: Micropump, No moving part microvalve, Diodicity
  • Mohammad Mahdi Afsari, Seyed Ali Mirbozorgi Pages 136-146
    Flow analysis in the microchannels has recently accelerated dramatically. In this paper، numerical investigation of Joule heating effects on the electroosmotic flow through a microchannel with the trapezoidal cross-section and constant wall temperature have been presented. The energy equation for the temperature distribution، Navier–Stokes equation for the velocity distribution and a Poisson equation for the electric potential distribution have been solved by using the finite-volume method in a system curvilinear coordinates. Thermophysical properties such as the dynamic viscosity and electric conductivity vary with temperature. Results show that by increasing the Joule number، the temperature، velocity and mass flow rate increase with constant EDL number. Without considering the Joule heating effects، the increments of EDL number causes in the mass flow rate to increase، but with considering the joule heating effects، the increasing of mass flow rate continues until EDL number 15 and after that the flow rate decreases. On the other hand، when the cross-section is reduced by the increasing aspect ratio، the joule number remains constant while the mean temperature decreases.
    Keywords: Electroosmotic flow, Joule heating, Trapezoidal microchannel, Constant wall temperature
  • Fareed Kaviani, Hamid Reza Mirdamadi Pages 147-158
    In this paper، a novel four-variable refined theory of plate، called RPT، has been proposed for free vibration of composite laminated plates، using a hyperbolic sine function، for calculating out-of-plane shear strains. It is one of the properties of this theory that the boundary condition of zero shear stress is satisfied over upper layer and under lower layer of plate، with no reference to Timoshenko shape factor. In contrast to other higher-order shear deformation theories، in RPT theory، equations of motion are coupled dynamically only in inertial terms، while elastic energy terms are not coupled for the variables used. From this viewpoint، RPT theory is similar to classical plate theory (CLPT). Some of the objectives of this paper are the investigation of effect of influential parameters on fundamental frequency، such as modulus ratio، angle of plies، and plate length-to-thickness ratio. The results of this proposed version of RPT are compared and validated with those of first-order shear deformation theory (FSDT)، higher-order shear deformation theory (HSDT)، and the original version of RPT.
    Keywords: free vibration, plate theory, composite laminated plate, four, variable Refined Plate Theory (RPT)