ORIGINAL_ARTICLE
مدلسازی اجاق خورشیدی با لوله تحت خلأ و بررسی اثر پارامترهای محیطی
در این پژوهش با بررسی فرآیندهای انتقال حرارت در اجزای مختلف سیستم، عملکرد یک اجاق خورشیدی با لوله تحت خلأ بهصورت تحلیلی مورد بررسی قرار گرفت. هدف اصلی این مقاله اعتبارسنجی مدل تحلیلی ارایهشده برای بررسی پارامترهای موثر بر عملکرد اجاق خورشیدی با لوله تحت خلأ در شرایط محیطی مختلف است. پارامترهای محیطی بررسیشده در این مطالعه سرعت باد، دمای محیط و تابش ورودی هستند. آزمایشها در مؤسسه پژوهشی علوم و صنایع غذایی با عرض جغرافیایی ۳۶درجه و طول جغرافیایی ۵۹درجه انجام شد. بررسیها نشان میدهند که مدل تحلیلی ارایهشده دقت کافی برای بررسی پارامتری اجاق خورشیدی با لوله تحت خلأ را دارد. همچنین در شرایط محیطی مرجع، حرارت اتلافی تنها ۱۲/۲۲وات از ۱۳۷/۵۱وات تابش جذبشده را به خود اختصاص میدهد. بنابراین تنها حدود ۸/۸۹% از حرارت جذبشده در اجاق خورشیدی تلف میشود. نتایج نشان میدهند که با توجه به وجود فضای خلأ بین دو لوله، دمای سطح خارجی اجاق در شرایط محیطی مرجع تنها C°۳/۶۴ بیشتر از دمای محیط است. همچنین اجاق خورشیدی با لوله تحت خلأ در شرایط محیطی مختلف عملکرد مناسبی دارد. با افزایش دمای محیط از ۵ تا C°۳۵ بازده اجاق خورشیدی حدود ۰/۶۵% زیاد میشود.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-28599-fa.pdf
2019-07-13
1573
1584
اجاق خورشیدی
لوله خلأ
پارامترهای محیطی
مدلسازی
Modeling of an Evacuated Tube Solar Cooker and Investigation of Weather Parameters Effect
In this study, the performance of an evacuated tube solar cooker analytically investigated. For this purpose, the heat transfer mechanisms in different components of the solar cooker is evaluated. The main aim of this article is to investigate the important parameters of the evacuated tube solar cooker in different weather conditions using the validated analytical model. The studied parameters are: wind speed, ambient temperature, and input solar radiation. The experiments performed at the Research Institute of Food Science and Technology, Mashhad, Iran (Latitude: 36° and Longitude: 59°). The results reveal that the presented analytical model is an accurate model that can be used in the paramedic analysis of the evacuated tube solar cooker. Moreover, in the reference weather conditions, the lost heat contains only 12.22 W of the absorbed solar radiation (137.51 W). Therefore, about 8.89% of the absorbed solar radiation is lost. Based on the results, the temperature of outer surface of the cooker is only 3.64 °C higher than the ambient temperature due to the vacuum between the tubes. In addition, the evacuated tube solar cooker has proper performance in various weather conditions. Increasing the ambient temperature from 5 °C to 35 °C enhances the solar cooker efficiency by 0.65%.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-28599-en.pdf
2019-07-13
1573
1584
Solar Cooker
Evacuated Tube
Weather Parameters
Modeling
M.
Hosseinzadeh
1
Food Industry Machineries Department, Research Institute of Food Science and Technology, Mashhad, Iran
AUTHOR
S.M.
Mirzababaee
m.mirzababaee@rifst.ac.ir
2
Food Industry Machineries Department, Research Institute of Food Science and Technology, Mashhad, Iran
AUTHOR
H.
Zamani
3
Food Industry Machineries Department, Research Institute of Food Science and Technology, Mashhad, Iran
AUTHOR
A.
Faezian
4
Food Industry Machineries Department, Research Institute of Food Science and Technology, Mashhad, Iran
AUTHOR
F.
Zarrinkalam
5
Mechanical Engineering Department, Engineering Faculty, Mashhad Branch, Islamic Azad University, Mashhad, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
طراحی الگوریتم کنترلی بهینه برای شبکه کانال میکروفلویدیک تولید قطره با تاخیر در فیدبک خروجی
در این مقاله، تولید میکروقطره در حجم مناسب الگوریتم کنترلی حلقه- بسته پیشنهاد شده است. در الگوریتم پیشنهادی از افزونگی موجود در ساختار شبکه کانال میکروفلویدیک تولید قطره بهمنظور تنظیم و تعیین بهینه دبی حجمی سیال هر کدام از کانالهای ورودی استفاده شده است، بهطوری که براساس یک مساله بهینهسازی با هدف کمینهسازی دبی حجمی ورودی هر کانال قطره تشکیلشده در کانال خروجی در اندازه مطلوب تولید شود. از آنجا که دسترسی به تمامی متغیرهای حالت سیستم تولید میکروقطره امکانپذیر نیست، در بخشی از ساختار الگوریتم پیشنهادی به طراحی رویتگر لیونبرگر (رویتگر مرتبه کاهشیافته) پرداخته شده است. سپس کنترلکنندهای بهینه LQR برای همگرایی اندازه حجم قطره تولیدی بهمقدار مطلوب مورد بحث قرار گرفته است. در طراحیهای صورتگرفته برای بخشهای رویتگر و کنترلکننده، مساله تاخیر در اندازهگیری فیدبک خروجی لحاظ شده است و تحلیل پایداری برای هر کدام از بخشهای نامبرده با توجه به تاخیر ثابت در فیدبک خروجی انجام گرفته است. فیدبک خروجی در طراحیهای صورتگرفته متغیر قابل اندازهگیری دبی حجمی ورودی هر کانال است. در نهایت، الگوریتم کنترلی تولید قطره با اندازههای مطلوب برای یک میکروفلویدیک با ساختار Tشکل پیادهسازی رایانهای شده است.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-24692-fa.pdf
2019-07-02
1585
1590
میکروفلویدیک
قطره
میکروپمپ
الگوریتم بهینه
تاخیر
Optimal Control Algorithm Design for the Microfluidic Channel Network Droplet Generation with Output Feedback Delay
In this paper, the optimal control algorithm design is proposed for droplet generation. In the proposed algorithm, the redundancy in the microfluidic channel network for droplet generation is used to the optimization setting in order to determine volume flow rate of fluid for each input channel; an optimization problem is proposed for minimizing the volume flow rate of fluid such that the droplet formed in the outlet channel is produced at the desired size. Also, due to the importance of estimating the system state, the design of the Luenberger observer (reduced order observer) has been developed. Then, the proposed scheme is robust against output feedback delay with respect to the optimal LQR control structure for tracking the desired value. While designing for the observer and controller sections, the delays in the measurement of the output feedback are considered, and the sustainability analysis for each of the sections has been performed due to the fixed delay in the output feedback. Output feedback is a measurable variable of the input volume flow of each channel. Finally, the optimal control algorithm of droplet generation for a microfluidic structure with a T shape has been stimulated.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-24692-en.pdf
2019-07-02
1585
1590
Microfluidic
Droplet
Micro-pump
Optimal Algorithm
Delay
M.
Ebrahimi dehshalie
1
Electrical Engineering Faculty, Amirkabir University of Technology (Tehran Polytechnic), Tehran, Iran
AUTHOR
M.B.
Menhaj
menhaj@aut.ac.ir
2
Electrical Engineering Faculty, Amirkabir University of Technology (Tehran Polytechnic), Tehran, Iran
AUTHOR
M.
Karrari
3
Electrical Engineering Faculty, Amirkabir University of Technology (Tehran Polytechnic), Tehran, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی ویژگیهای مرئی سطح شکست در آزمایش استاتیکی خمش سهنقطهای فولاد API X65
فولاد API X۶۵ (با حداقل تنش تسلیم ksi۶۵ معادل ۴۴۸مگاپاسکال) یکی از پرکاربردترین فولادها در لولههای پرفشار انتقال گاز طبیعی ایران است. با مطالعه نواحی شکست نرم و ترد در سطح شکست این فولاد میتوان کیفیت این نوع فولاد را نشان داد. در تحقیق حاضر، ویژگیهای مرئی سطح شکست در نمونه خمش سهنقطهای (مطابق هندسه نمونه استاندارد آزمایش ضربه سقوطی) و با عمق شیار استاندارد بررسی شده است. نمونهها از بدنه لوله فولادی با قطر خارجی ۱۲۱۹میلیمتر (۴۸اینچ) و ضخامت دیواره ۱۴/۳میلیمتر بریده و تا ابعاد استاندارد ماشینکاری شد. با توجه به شرایط شبهاستاتیک آزمایش و سرعت پایین فک ماشین (۰/۱میلیمتر بر ثانیه)، آزمایش بهترتیب روی نمونههایی از جنس فلزپایه با شیار ماشینکاریشده و با عمق شیارهای ۱۵، ۱۰ و ۵/۱میلیمتر با کنترل تغییر مکان انجام شد. با اعمال بارگذاری، رشد ترک از زیر شیار در هر نمونه شروع شد و در عرض بدون ترک نمونه (لیگامنت) ادامه یافت. در انتهای آزمایش، نمونهها در نیتروژن مایع سرد شده و شکست ترد لیگامنت باقیمانده بهصورت مکانیکی انجام شد. در این تحقیق پس از بررسی مود شکست و نحوه گسترش ترک در نمونه استاندارد، با مشاهده مرئی کلیه قسمتهای سطح شکست توسط میکروسکوپ نوری، مواردی از قبیل میزان تغییرات ضخامت، بررسی نواحی برشی (شکست نرم)، شکست ترد اولیه، لبههای برشی، شکست معکوس و شکست ترد انتهایی مطالعه و با بهدستآمدن درصد ناحیه شکست برشی بالای ۸۵%، نرمبودن شکست نمونه استاندارد تایید شد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-21024-fa.pdf
2019-07-02
1591
1600
لوله انتقال گاز
فولاد API X65
آزمایش شبهاستاتیک خمش سهنقطهای
سطح شکست
شکست معکوس
Investigation of Macroscopic Fracture Surface Characteristics of API X65 Steel Using Three-point Bending Test
The API X65 steel (with a minimum yield strength of 65ksi equivalent to 448MPa) is one of the most common types of pipe steels in the transportation of natural gas in Iran. By studying the ductile and brittle fracture areas at the fracture surface of this steel, we can show the quality of this type of steel. In the present study, macroscopic fracture surface characteristics in three-point bending test specimen are studied (based on the geometry and standard notch of drop-weight tear test specimen). Test specimens were machined from an actual steel pipe of API X65 grade with an external diameter of 1219 mm (48 inches) and wall thickness of 14.3 mm. Due to the quasi-static test conditions and speed of the machine's jaw (0.1 mm/s), the test was carried out on base metal specimens with machine chevron notch of 15, 10, and 5.1 mm depth, respectively, that was controlled with changing location. By applying the test load, cracking initiated from the notch root in each specimen and continued without crack specimen (ligament). At the end of the test, test specimens were cooled by liquid nitrogen and were broken in a brittle manner. In this paper, after investigation of the failure mode and the crack expansion in the standard specimen, investigation of macroscopic fracture surface characteristics was conducted by optical microscopy. By observing the fracture surface, different features such as thickness variation, shear regions (ductile fracture), cleavage fracture, shear lips, inverse fracture, and brittle fracture were studied. Having above 85% shear area, the ductile fracture of specimen was confirmed.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-21024-en.pdf
2019-07-02
1591
1600
Gas Transportation Pipeline
API X65 Steel
Quasi-Static Three-point Bending Test
Fracture Surface
Inverse Fracture
H.
Hashemi
1
Mechanical Engineering Department, Engineering Faculty, University of Birjand, Birjand, Iran
AUTHOR
S.H.
Hashemi
shhashemi@birjand.ac.ir
2
Research Center on Pipeline & Related Industries, University of Birjand, Birjand, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی تجربی و آشکارسازی برخورد ذره کروی و حباب ساکن در حضور سیال
شناورسازی مهمترین روش جداسازی مواد معدنی بوده و یک عنصر کلیدی بازیابی مواد معدنی باارزش از طریق شناورسازی، تعامل بین ذرات و حبابهای هوا در آب است. در مقاله حاضر با رویکردی تجربی به مطالعه و آشکارسازی برخورد حباب ساکن و ذرات پلاستیکی پرداخته شده است. نتایج بررسی این برخورد در شناورسازی ذرات پلاستیکی کاربرد گستردهای دارد. در این مقاله با ایجاد حباب ساکن به قطر ۵/۵میلیمتر از طریق پمپ تزریق در سیال ساکن، به بررسی مکانیزم برخورد ذرات پلاستیکی به قطر ۱/۵میلیمتر روی سطح حباب پرداخته شده است. ذرات پلاستیکی از طریق سیستم خلأ با سرعت صفر و در ارتفاع قابل تنظیم به سمت حباب رها میشوند. موقعیت زاویهای برخورد ذره بر سطح حباب با تغییر فاصله رهاسازی تغییر میکند، بهطوری که با افزایش فاصله رهاسازی، موقعیت زاویهای ذره بر سطح حباب با گذشت زمان کاهش مییابد. زاویه برخورد اولیه در فاصله رهاسازی ۱۸/۶۸، ۱۳/۳۶ و ۱۰میلیمتر بهترتیب ۱۸/۰۱، ۱۵/۱۵ و ۱۸/۸درجه بهدست آمده است. در این مطالعه، عملکرد نیروهای پسا، مویینگی، فشاری، وزن و شناوری بر حالتهای اتصال و جداشدن ذره بر سطح حباب گزارش شده است. بهدلیل سرعت کم لغزش ذره بر سطح حباب، نیروی پسا در مراحل اتصال و جداشدن ناچیز است و نیروهای شناوری و گرانش نیز مقادیری ثابت هستند. نتایج نشان میدهند که نقش اصلی در نیروهای موثر در برخورد، نیروهای مویینگی و فشاری هستند. همچنین به بررسی تاثیر خط تماس سهفازی ذره بر نیروهای مویینگی و فشاری پرداخته شده که یکی از نوآوریهای مطالعه حاضر است.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-18361-fa.pdf
2019-07-01
1601
1611
شناورسازی
برخورد ذره و حباب
سرعت لغزشی ذره
Experimental Study and Visualization of Particle/Bubble Collision in the Presence of Fluid
Flotation is the most important method for the separation of minerals. A key element of recovering valuable minerals through flotation is particles/air bubbles interaction in water. In the present paper, an experimental approach is proposed to study the collision of fixed bubble and particles. The results of this investigation are widely used in the application of plastic particle flotation. In this paper, by creating a bubble with a diameter of 5.5 mm through injection pump in fixed fluid, the plastic particles (with a diameter of 1.5 mm) are released on the surface of the bubble. The polar position of the particles on the bubble surface is changed by variations of the falling height and increasing the height of release leads to a decrease in the polar position of collision on the surface of the bubble. The initial collision angles at the release heights of 18.68mm, 13.36mm, and 10mm are 18.01, 15.15, and 18.8 degrees, respectively. In this study, the effect of forces of drag, capillary, pressure, weight, and buoyancy on the attachment and detachment of the particle on the surface of the bubble has been reported. Due to the low sliding velocity of the particle on the surface of the bubble, the drag force is negligible at the attachment and detachment case and floating and gravity forces are also constant. The main roles in effective forces of collapse are capillary and pressure forces. The effect of the three-phase contact line on the capillary and pressure forces is also analyzed, which is one of the innovations of the present study.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-18361-en.pdf
2019-07-01
1601
1611
Flotation
Bubble-Particle Collision
Particle Sliding Velocity
M.
Mohammadi
1
Fluid Mechanics Department, Mechanical & Mechatronics Engineering Faculty, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
AUTHOR
M.
Nazari
mnazari@shahroodut.ac.ir
2
Fluid Mechanics Department, Mechanical & Mechatronics Engineering Faculty, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
AUTHOR
M.H.
Kayhani
3
Fluid Mechanics Department, Mechanical & Mechatronics Engineering Faculty, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
شبیهسازی عددی تاثیر زبری بر نقطه جوانهزنی در جریان جوششی نانوسیال
در این پژوهش، به مدلسازی جریان جوششی مادون سرد نانوسیال با سیال پایه آب در کانالی با یک نقطه داغ پرداخته شده است. تاثیر افزودن نانوذرات بر جریان جوششی مادون سرد در این کانال مورد مطالعه قرار گرفت. نانوذرات بهکارگرفتهشده، آلومینا هستند. برای شبیهسازی، ابتدا خواص نانوسیال را متغیر با دما در نظر گرفته و بعد از آن با استفاده از دیدگاه اویلر- اویلر جوشش را بررسی میکند. اسم این روش اویلر- مخلوط گذاشته شده است. علاوه بر درنظرگرفتن خواص متغیر با دما در این پژوهش، از مدلی برای چگالی نقطه جوانهزنی استفاده شد که تابع زبری سطح و میزان رسوب نانوذرات است. بعد از صحتسنجی مدل حاضر، جوشش نانوسیال با درنظرگرفتن چهار زبری 25، 50، 75 و 100نانومتر مدلسازی شد. تغییرات پارامترهای دینامیک حباب در شارهای حرارتی و زبریهای مختلف سطح بررسی شدند. طبق نتایج بهدستآمده مشخص شد که با افزایش زبری سطح شاهد اُفت دمای سطح و افزایش چگالی نقطه جوانهزنی شده است. همچنین در این بازه زبری سطح، با افزایش زبری سطح قطر جدایش حباب افزایش و فرکانس جدایش کاهش مییابد. همچنین نتایج نشان دادند که افزایش شار حرارتی موجب افزایش فرکانس جدایش حباب و کاهش قطر جدایش حباب و زمان انتظار حباب میشود.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-21547-fa.pdf
2019-07-01
1613
1622
مدلسازی عددی
جوشش مادون سرد نانوسیال
دیدگاه اویلر- مخلوط
Numerical Simulation of the Effects of Surface Roughness on Nucleation Site Density of Nanofluid Boiling
In this research, a numerical scheme for subcooled flow boiling with water based fluid in a channel with a hot spot was developed. The effect of nanoparticles was studied in the subcooled flow boiling. Alumina nanoparticles were used for the protection of nanofluid. The properties of nanofluid are assumed to be temperature independent. The mixture of nanofluid is studied by using Eluer–Eluer approach. In addition to considering the variable properties of temperature in this study, a model for the density of the nucleation site was used, which is the surface roughness and sedimentation rate of the nanoparticles. After verifying the model, the nanofluid boiling was modeled, using 4 roughnesses of 25, 50, 75, and 100 nm. Changes of bubble dynamics parameters were investigated in different heat fluxes and roughnesses. According to the results, it was found that with increasing surface roughness, the surface temperature drop and the density of the nucleation site density increased. Also, bubble departure diameter is increased and bubble detachment frequency is decreased by increasing surface roughness. Moreover, the results shows that bubble detachment diameter is increased by increasing the heat flux and bubble detachment waiting time.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-21547-en.pdf
2019-07-01
1613
1622
Numerical simulation
Nanofluid subcooled boiling
Mixture-Euler approach
H.
Alimoradi
1
Mechanical Engineering Faculty, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
AUTHOR
M.
Shams
shams@kntu.ac.ir
2
Mechanical Engineering Faculty, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
تاثیر ضرایب مشتقات پایداری دینامیکی بر طراحی پارامترهای عملکردی عملگر در یک ربات زیر آب
تعیین یک مدل دینامیکی مناسب برای یک ربات زیر آب، از نظر طراحی سیستم هدایت و کنترل از اهمیت زیادی برخوردار است. بهمنظور طراحی یک سیستم کنترلی موفق برای وسایل زیر آب همواره دانستن ضرایب مشتقات پایداری هیدرودینامیکی وسیله بهطور کامل و با دقت کافی مورد توجه محققان بوده است. انتخاب عملگر مناسب در سیستم کنترل روی عملکرد کلی سیستم و هزینههای پروژه موثر است. معمولاً در طراحی عملگرها تاثیر ضرایب مشتقات پایداری دینامیکی در نظر گرفته نمیشود؛ بنابراین در این تحقیق سعی شده است تا میزان اهمیت این ضرایب در طراحی عملگرها بررسی شود. برای این منظور در ابتدا معادلات حرکت یک ربات زیر آب مورد بررسی قرار گرفته است. سپس، استخراج ضرایب هیدرودینامیکی شامل ضرایب استاتیکی و دینامیکی برای یک ربات زیر آب توسط یک کد محاسباتی سریع انجام و پس از آن اثرات ضرایب مشتقات پایداری دینامیکی بر پارامترهای عملکردی دینامیکی وسیله مانند پهنای باند دینامیک سیستم و نقش آن در سیستم کنترل بررسی شد. همچنین در پایان به بررسی انتخاب عملگر مناسب برای ربات زیر آب و مطالعه اثرات فرکانس طبیعی عملگر بر عملکرد سیستم پرداخته شد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-18451-fa.pdf
2019-07-01
1623
1632
ضرایب مشتقات پایداری دینامیکی
پارامترهای عملکردی عملگر
ربات زیر آب
Effect of Dynamic Stability Derivatives Coefficients on the Design of Operational Parameters of the Actuator in an Underwater Robot
Determining a dynamic model for an underwater robot is of great importance in design of guidance and control system. Researchers always need a complete knowledge about hydrodynamic stability derivatives coefficients of vehicle with sufficient accuracy to design a successful control system for underwater vehicles. The selection of proper actuator in control system is important on the global performance of the system and the costs of the project. Usually, the effect of dynamic stability derivative coefficients is not considered in the design of actuators; therefore, in the present study, it is tried to investigate the effect of these coefficients in the design of actuators. For this purpose, firstly, the equations of motion for an underwater robot are presented. Then, hydrodynamic coefficients that contains static and dynamic coefficients are determined, using a rapid computational code and, then, the effect of hydrodynamic stability derivatives coefficients on the operational dynamic parameters of vehicle such as the bandwidth of the system dynamics and its role in the control system are considered. Finally, the selection of appropriate actuator for the underwater robot and the effects of natural frequency of actuators on the system performance are studied.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-18451-en.pdf
2019-07-01
1623
1632
Dynamic stability derivatives coefficients
Operational parameters of actuator
Underwater robot
M.
Mirzaei
mmirzaei@shirazu.ac.ir
1
“Hydro-Aeronautical Research Center” and “School of Mechanical Engineering”, Shiraz University, Shiraz, Iran
AUTHOR
H.
Taghvaei
2
School of Mechanical Engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
سیستم بازیافت حرارت اتلافی خودروهای سنگین بر مبنای سیکل رانکین ارگانیک
با وجود پیشرفتهای اخیر در بهبود کارآیی موتورهای دیزل، بیش از نیمی از انرژی ورودی سوخت بهصورت حرارت اتلافی از اگزوز، سرمایش موتور یا از طریق تشعشع از سطوح داغ موتور، به محیط منتقل میشود. از طرفی موتورهای احتراق داخلی یکی از اصلیترین منابع آلایندگی هوا به شمار میروند که موجب بروز مشکلات عمدهای از قبیل تخریب لایه ازون، گرمشدن زمین و بهخطرافتادن سلامت موجودات زنده شده است. بازیافت حرارت اتلافی موتورهای احتراق داخلی، راهکاری برای افزایش راندمان این موتورها و کاهش آلایندگی محیطی ارایه میدهد. یک روش نسبتاً کمهزینه و ساده بهمنظور بازیافت حرارت اتلافی موتورهای احتراق داخلی، استفاده از سیکل رانکین بهمنظور تولید توان مکانیکی برای تبدیل به توان الکتریکی و ذخیره در باتری برای کاربردهای برقی خودرو است. در این مقاله امکان استفاده از سیستم بازیافت حرارتی اگزوز اتوبوس بدون استفاده از حرارت سایر منابع بازیافتی، با استفاده از سیکل رانکین ارگانیک، بهمنظور افزایش راندمان موتور دیزل اتوبوس مورد بررسی قرار گرفته است. براساس میزان حرارت قابل استحصال از اگزوز اتوبوس در چند حالت کاری موتور دیزل، میزان دبی سیال عامل و توان خروجی سیکل رانکین محاسبه شده است. نتایج محاسبات، افزایش ۵/۱کیلوواتی توان موتور دیزل معادل با رشد ۱/۱۲درصدی راندمان موتور، در شرایط بار جزئی موتور را نشان میدهد. توان مکانیکی تولیدی توسط میکروژنراتور به توان الکتریکی تبدیل میشود و در باتری بهمنظور استفاده در تجهیزات برقی خودرو از قبیل فنها و لامپها و همچنین شارژ گوشی سرنشینان، ذخیره میشود.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-18707-fa.pdf
2019-07-01
1633
1643
بازیافت حرارت اتلافی
سیکل رانکین ارگانیک
موتور دیزل
تحلیل کارآیی
Waste Heat Recovery Rankine Cycle Based System for Heavy Duty Trucks
Despite recent improvement in energy efficiency of diesel engines, more than 50% of the energy input is lost as waste heat in the form of hot exhaust gases, cooling water, and heat lost from hot equipment surfaces. Exhaust pollution from internal combustion engines can potentially result in severe damages on earth atmosphere, including ozone depletion, global warming, and significant health problems. Waste heat recovery based on Rankine cycle has been identified as a potential solution to increase the energy efficiency and consequently to reduce the engine emissions. In this rather low cost technology, waste heat is recovered in a Rankine cycle, aiming to convert mechanical power into electrical power. Output electrical energy is stored in a battery and can be used in electric usages. In this paper, the possibility of using the exhaust heat recovery system without utilizing the heat of other recyclable materials has been investigated, using the organic Rankine cycle (ORC), in order to increase the efficiency of the diesel engine of the bus. Depending on amount of achievable heat of exhaust, in some performance point of diesel engine, the amount of fluid flow rate and output power of Rankine cycle was calculated. Our results exhibit 5.1 KW increase in the diesel engine power resulting in 1.12% increase in energy efficiency in engine part load condition. The output mechanical power from the micro-generator is converted to electrical power and is stored in an energy storage system. The storage energy can be utilized to supply power for electrical equipment such as fans, bulbs, and also phone chargers of passengers.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-18707-en.pdf
2019-07-01
1633
1643
Waste heat recovery
Organic Rankine cycle
Diesel engine
Performance analysis
R.
Rastgar
1
Energy System Engineering Department, Mechanical Engineering Faculty, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
AUTHOR
M.
Amidpour
Amidpour@kntu.ac.ir
2
Energy System Engineering Department, Mechanical Engineering Faculty, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
AUTHOR
M.
Shariati Niasar
3
Energy & Environment Department, Niroo Research Institute, Tehran, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی تجربی، عددی و تحلیلی برخورد قطرات بر فیبرهای موازی
در این مطالعه ابتدا استاتیک قطرات و دینامیک برخورد قطرات سیال به فیبرهای موازی بررسی شده است. نتایج تجربی در حالت استاتیک نشان میدهند بیشترین حجم قطرهای که به فیبر متصل میماند حدود ۱.۸۵ تا ۱.۹برابر بیشینه حجم متصل به تکفیبر مشابه است. دینامیک برخورد قطرات با تغییر شعاع قطره برخوردکننده، شعاع فیبر و فاصله بین فیبرها مورد مطالعه قرار گرفته است. سرعت حد جذب قطره توسط فیبرها هم بهصورت تجربی و هم بهکمک مدلسازی عددی به روش حجم سیال به دست آمده است. نتایج مشاهدات تجربی و شبیهسازیعددی نشان میدهند که با افزایش شعاع قطره برخوردکننده و کاهش شعاع فیبر، سرعت حد جذب قطره کاهش مییابد. بیشینه سرعت جذب قطره در محدوده ۱.۵ تا ۱.۸برابر سرعت حد جذب تکفیبر است که در محدود فاصله محور فیبرها برابر ۰.۳۵ تا ۰.۵برابر قطر قطره برخوردکننده اتفاق میافتد. حل تحلیلی نیز مبتنی بر قضیه کار و انرژی برای سرعت حد جذب قطرات بر فیبرهای موازی ارایه شده است که دقت نسبتاً مناسبی در مقایسه با نتایج تجربی و عددی دارد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-27652-fa.pdf
2019-07-01
1645
1653
برخورد قطرات
فیبرهای موازی
فیلتر فیبری
کلویید مایع در گاز
روش ایزوادوکتور
Experimental, Numerical, and Analytical Study of a Droplet Impact on Parallel Fibers
The statics of droplet hanging from the parallel fibers and the dynamics of droplet impact on the parallel fibers are investigated using high-speed imaging and volume of fluid numerical simulation. Experimental results show for the parallel fibers, the maximum volume of the droplet, which is able to hang statically from the fibers is measured to vary between 1.85 to 1.9 times of the one measured for a single fiber. The dynamics of droplet impact have been studied by varying the radius of the impacting droplet, the fibers radius, and the distance between the fibers. The threshold velocity of droplets by fibers has been obtained both experimentally and numerically with the fluid volume method. The results show that by increasing the impacting droplet radius and decreasing the fibers radius, the threshold velocity of droplet capture decreases. The maximum threshold velocity of droplet capture with parallel fibers varies in the range of 1.5 to 1.8 times of the threshold velocity of capture with a single fiber. The maximum threshold capture velocity of droplets occurs where the distance between fibers is in the range of 0.35 to 0.5 times of impacting droplet diameter. The threshold capture velocity on parallel fibers is also obtained analytically, using the energy balance method. The results of the analytical solution are in a fair agreement with experimental data and numerical simulation results.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-27652-en.pdf
2019-07-01
1645
1653
Droplet impact
Parallel fibers
Fibrous filters
Liquid aerosol
Iso-advector scheme
Mohamad
Safavi
1
Faculty of Mechanical Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
AUTHOR
S.
Nourazar
icp@aut.ac.ir
2
Faculty of Mechanical Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
شناسایی تجربی خرابی در تیر با استفاده از سیستم محرک دینامیکی و تبدیل موجک بستهای و شاخص نرخ انرژی
بسیاری از شکستهای سازهای بهسبب گسیختگی مواد تشکیلدهنده رخ میدهند. آغاز این گسیختگیها توام با ترک است که با گسترش خود بهعنوان تهدید جدی برای رفتار سازه محسوب میشوند. در این راستا روشهای پایش سلامت سازهها، موضوع تحقیقات پردامنهای است که تاکنون انجام شده است و کماکان ادامه دارد. در این مقاله که بهصورت آزمایشگاهی صورت گرفته، یک سیستم جدید مکانیکی پرتابل هوشمند برای شناسایی خرابی در سازههای تیری شکل با استفاده از شاخص نرخ انرژی بر پایه موجک بستهای معرفی شده است. در ابتدا تاریخچه شتاب- زمان از نقاط تیر دو سر مفصل ساده با استفاده از سنسورهای شتابسنج برداشت میشود و سپس این سیگنالها به مولفههای موجک بستهای تجزیه میشوند و شاخص نرخ انرژی برای هر کدام محاسبه میشود که آن را با Wavelet Packet Energy Rate Index (WPERI) نشان میدهند. نتایج نشان میدهند که این مقادیر، شاخصهای حساس و دقیقی برای شناسایی ترک هستند.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-26135-fa.pdf
2019-07-01
1655
1662
شناسایی خرابی
سیستم دینامیکی
شاخص نرخ انرژی
موجک بستهای
Experimental Study of Damage Detection in Beam Using Dynamic Excitation System and Wavelet Packet Transform and Energy Rate Index
Most of structural failures are because of break in consisting materials. Beginning of these breaks is with crack, whose extension is a serious threat to behavior of structure; so, the methods of distinguishing and showing cracks are the most important subjects, which are being investigated. In this article, by experimental, a new smart portable mechanical system to detect damage in beam structures by wavelet packet energy rate index is introduced. At first, acceleration-time history is taken from the points of the simple support beam, using the accelerometer sensors, and then these signals are decomposed into packet wavelet components and the energy rate index is calculated for each, which is named by Wavelet Packet Energy Rate Index (WPERI). The results indicate that these values are a sensitive and accurate index for the identification of the cracks.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-26135-en.pdf
2019-07-01
1655
1662
Damage detection
Dynamic system
Energy rate index
Wavelet packet
M.
Kohdaragh
koohdarag@malekaniau.ac.ir
1
Civil Engineering Department, Engineering Faculty, Malekan Branch, Islamic Azad University, Malekan, Iran
AUTHOR
M.A.
Lotfollahi Yaghin
2
Civil Engineering Faculty, University of Tabriz, Tabriz, Iran
AUTHOR
M.M.
Etefagh
3
Mechanic Engineering Department, Mechanic Engineering Faculty, University of Tabriz, Tabriz, Iran
AUTHOR
A.R.
Mojtahedi
4
Civil Engineering Faculty, University of Tabriz, Tabriz, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
مدلسازی یکبعدی- یکبعدی الکترولایزرهای غشای تبادل پروتونی فشار بالا برای تولید هیدروژن
یکی از مهمترین عوامل در کاهش طول عمر و عمکرد نامناسب الکترولایزرهای پلیمری، پخش غیریکنواخت جریان در سطح غشا است. از آنجایی که هموارترین پخش گونهها و آب منجر به رسیدن به پخش بهینه جریان میشود بنابراین در پژوهش حاضر مدل یکبعدی- یکبعدی توسعه داده شده است که پخش گونهها و آب و در نهایت توزیع جریان در لایهها را بررسی کرده و شرایط عملکرد بهینه الکترولایزر غشای تبادل پروتونی فشار بالا را تعیین میکند. در این مدل فشار در طول کانال ثابت، دمای سلول ثابت و غشا کاملاً هیدراته فرض شده است. طول کانالهای آند و کاتد به 20 قسمت مساوی تقسیم شده و با حل همزمان معادلات در راستای کانال و در راستای عمود بر آن در هر قسمت، پخش گونهها و جریان به دست میآید. نتایج نشان دادند که با افزایش چگالی جریان متوسط توزیع جریان در راستای کانال هموارتر و با افزایش دبی آب ورودی پخش جریان هموارتر شده، ولی تاثیر چندانی بر منحنی قطبش ندارد. اثر فیک در پخش گونهها در سطح مشترک غشا و لایه نفوذ گاز بررسی و در نهایت با بررسی تاثیر ضخامت بر منحنی قطبش معین شده است. با افزایش ضخامت غشا و الکترودها عملکرد سیستم کاهش مییابد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-20555-fa.pdf
2019-07-01
1663
1674
الکترولایزر پلیمری
مدلسازی یکبعدی- یکبعدی
تولید هیدروژن
توزیع جریان
1D- 1D Modeling of High Pressure PEM Electrolyzers for Hydrogen Production
One of the most important factors in decreasing the lifetime and inappropriate performance of PEM electrolyzers is the non-uniform current distribution on membrane surface. Since the smoothest distribution of species and water leads to optimal current distribution, in this research, a 1D- 1D model has been developed that explores the distribution of species and water, and finally the current distribution in layers and determines the optimal performance conditions of the high PEM membrane electrolyzers. In this model, the pressure is assumed constant throughout the channel, the cell temperature is constant, and the membrane is fully hydrated. The length of the anode and cathode channels is divided into 20 equal parts. By simultaneously solving the equations along the channel and perpendicular to it in each section, the distribution of species and current are obtained. The result showed that by increasing the average flow density, the flow distribution is smoother along the channel and, with increasing water flow, the current distribution is smoothed, but it has little effect on the polarization curve. Fick's effect on the distribution of species at the interface between the membrane and the gas diffusion layer has been investigated. Finally, the effect of thickness on the polarization curve is determined. By increasing the thickness of the membrane and the electrodes, the function of the system decreases.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-20555-en.pdf
2019-07-01
1663
1674
PEM electrolyzer
1D- 1D modeling
Hydrogen production
Current distribution
L.
Hendooie
1
Mechanical Engineering Faculty, Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
AUTHOR
R.
Shafaghat
rshafaghat @nit.ac.ir
2
Mechanical Engineering Faculty, Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
AUTHOR
A.
Ramiar
3
Mechanical Engineering Faculty, Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
AUTHOR
M.
Dardel
4
Mechanical Engineering Faculty, Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
AUTHOR
Q.
Esmaili
5
Management & Technology Applications School, Amol University of Special Modern Technologies, Amol, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی تاثیر انتخاب سنسورهای مختلف بر عملکرد مشاهدهگر در سیستم تعلیق خودرو براساس آنالیز درجه مشاهدهپذیری
در این مقاله به بررسی تاثیر انتخاب سنسورهای مختلف بر عملکرد مشاهدهگر در سیستم تعلیق خودرو پرداخته شده است. برای این منظور از مفهوم درجه مشاهدهپذیری برای توصیف کمی شدت و ضعف مشاهدهپذیری استفاده شده و در این راستا روش جدیدی برای تعیین درجه مشاهدهپذیری سیستمهای خطی ثابت با زمان، توسعه داده شده است. در روش پیشنهادی، درجه مشاهدهپذیری بر مبنای فاصله سیستم از مجموعه سیستمهای هممرتبه و مشاهدهناپذیر تعریف میشود. بزرگبودن فاصله بهمعنی مشاهدهپذیری قوی، کوچکبودن فاصله بهمعنی مشاهدهپذیری ضعیف و صفربودن فاصله نشاندهنده مشاهدهناپذیری سیستم است. با توجه به اینکه فاصله سیستم از حالتهای مختلف مشاهدهناپذیری بهصورت جداگانه تعیین میشود، امکان بررسی همه جانبه مشاهدهپذیری و تاثیر انتخاب خروجی بر عملکرد مشاهدهگر فراهم میشود. در ادامه، تحلیل مشاهدهپذیری سیستم تعلیق براساس روش پیشنهادی، انجام شده و تاثیر خروجیهای مختلف بر عملکرد مشاهدهگر مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان میدهند که با افزایش درجه مشاهدهپذیری برای دستیابی به سرعت یکسان در مشاهدهگر، بهره مشاهدهگر کاهش مییابد و کاهش بهره مشاهدهگر باعث کاهش حساسیت تخمین به نویز و خطای اندازهگیری سنسورها میشود که بهتبع آن دقت تخمین در حضور خطای اندازهگیری سنسورها افزایش مییابد. همچنین با یک بررسی مقایسهای نشان داده شد که برخلاف معیارهای قبلی که فقط جنبه خاصی از مشاهدهپذیری را مد نظر قرار میدادند، روش پیشنهادی جامعتر و واقعبینانهتر است و نتایج بهدستآمده از معیارهای قبلی بهراحتی از روش پیشنهادی قابل دستیابی هستند.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-24652-fa.pdf
2019-07-01
1675
1684
سیستم تعلیق خودرو
انتخاب سنسور
آنالیز درجه مشاهدهپذیری
عملکرد مشاهدهگر
خطای اندازهگیری سنسور
Investigating the Effect of Different Sensors on the Observer Performance in Vehicle Suspension System Based on the Observable Degree Analysis
In this paper, the effect of different sensors on the observer performance of vehicle suspension system is investigated. For this purpose, the concept of observable degree analysis is used to quantitatively measure the observability for different sensor choices. A new method, for determining the observable degree of linear time invariant (LTI) systems has been developed on the basis of distance of system from set of similar unobservable systems. A long distance is equivalent to a strong observability and a short distance is equivalent to a weak observability. The zero distance means that the system is unobservable. Since the distance to different unobservable modes can be determined separately, a comprehensive investigation of system observability and the effect of different sensor choices on the observer performance can be provided. In the following, the observable analysis of the suspension system was performed based on the proposed method and the effect of different outputs on the observer performance has been investigated. The results show that when the observable degree is increased for a specific sensor, the observer gain is decreased and consequently the sensitivity of observer relative to the noise and measurement errors is decreased. The increased accuracy of observer demonstrates a good conformity between observable degree analysis and observer performance. Also, a comparative study showed that, contrary to previous criteria that only considered a certain aspect of observability, the proposed method is more comprehensive and realistic, and the results obtained from the previous criteria can easily be achieved through the proposed method.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-24652-en.pdf
2019-07-01
1675
1684
Vehicle suspension system
Sensor selection
Observable degree analysis
Observer performance
Sensor measurement error
T.
Falahati Nodeh
1
Mechanical Engineering Department, Mechanical Engineering Faculty, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran
AUTHOR
M.
Mirzaei
mirzaei@sut.ac.ir
2
Mechanical Engineering Department, Mechanical Engineering Faculty, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran
AUTHOR
E.
Babazadeh Mehrababni
3
Mechanical Engineering Department, Mechanical Engineering Faculty, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran
AUTHOR
M.J.
Khosrowjerdi
4
Electrical Engineering Department, Electrical Engineering Faculty, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی عددی استحصال انرژی از پدیده ارتعاشات القایی گردابه در سیلندر دایروی با قطاعهای متفاوت در اعداد رینولدز پایین
در این پژوهش، اثر هندسی سیلندر دایروی با قطاعهای متفاوت روی ارتعاشات القایی گردابه با هدف استحصال انرژی از آن به روش عددی بررسی شده است. با توجه به پدیده ریزش گردابهای فون کارمن، هنگام عبور جریان از روی اجسام بلاف و در نتیجه ایجاد ارتعاش در جسم، میتوان با دریافت این انرژی و تبدیل آن به انرژی مطلوب از این پدیده استفاده نمود. در این پژوهش تمرکز روی یافتن یک هندسه سیلندر با ارتعاشات بیشتر نسبت به سیلندر مبنا (سیلندر دایروی) بوده که برای این منظور سیلندر دایروی با قطاعهای مختلف شامل نسبتهای ۰/۵، ۰/۶، ۰/۷، ۰/۸، ۰/۹ و ۱ در دو جهت قرارگیری پیشانی قوسدار (AF) و پیشانی تخت (FF) رو به جریان و در رینولدزهای ۱۰۰ و ۲۰۰ مورد بررسی قرار گرفته است. بررسیها در دو حوزهی سیالاتی و ارتعاشی انجام شده و در قسمت سیالاتی با کمک دینامیک سیالات محاسباتی نیرویهای آیرودینامیکی وارده به سیلندر محاسبه شده است. در قسمت ارتعاشی، با نوشتن برنامه در نرمافزار میپل، جابهجایی سیلندر و در نهایت توان بالقوه قابل استحصال از سیال محاسبه شده است. نتایج نشان میدهند که در رینولدزهای ۱۰۰ و ۲۰۰ بهترتیب سیلندر دایروی با نسبت قطاع ۵/۰ و ۶/۰ در جهت قرارگیری FF دارای بیشترین توان دریافتی از سیال است و نسبت به سیلندر دایروی در رینولدزهای ۱۰۰ و ۲۰۰ بهترتیب ۳/۵ و ۵/۳ برابر افزایش توان را دارا است. همچنین در سیلندر با قطاع یکسان همواره سیلندر با جهت قرارگیری FF توان بیشتری نسبت به سیلندر در جهت AF تولید میکند.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-19173-fa.pdf
2019-07-01
1687
1695
ارتعاشات القایی گردابه
استحصال انرژی
ریزش گردابه
سیلندر دایروی قطاعدار
Numerical Study of Energy Harvesting of Vortex Induced Vibration Phenomenon of Circular Cylinder with Various Sectors at Low Reynolds Number
In this study, the geometrical effect of circular cylinder with different sectors on energy harvesting of vortex induced vibration is investigated numerically. According to Von Karman vortex shedding phenomenon, the flow passes over a bluff body and as the results create vibration, can use this phenomenon with energy extraction and converting it into desired energy. In this paper, the focus was on discovering a cylinder geometry with more vibration than the base cylinder (circular cylinder); for this purpose, circular cylinder with different sectors, including ratio of 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, and 1 in two direction of arches frontal (AF) incoming flow and flat frontal (FF) incoming flow have been studied at Reynolds numbers of 100 and 200. Investigations have been carried out in the fluid and vibration field. In the fluid field, the aerodynamics forces are obtained on the cylinder with the help of computational fluid dynamics (CFD) and in the vibration field, by writing program in the Maple software, the displacement of the cylinder and, finally, recoverable potential power of the fluid were calculated. The results show that, at Reynolds numbers of 100 and 200, respectively, circular cylinder with and sectors in the placement direction of FF get the maximum extraction power of fluid and compared to the circular cylinder at Reynolds numbers of 100 and 200, respectively, 3.5 and 5.3 more times power harvesting. Also, in the same sectors cylinder, the cylinder with FF placement direction always has more power generation than the cylinder with AF placement direction.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-19173-en.pdf
2019-07-01
1687
1695
Vortex induced vibration
Energy harvesting
Vortex shedding
Sectors circular cylinder
M.
Rafati Zarkak
1
Mechanical Engineering Department, Engineering Faculty, Khayyam University, Mashhad, Iran
AUTHOR
E.
Barati
e.barati@khayyam.ac.ir
2
Mechanical Engineering Department, Engineering Faculty, Khayyam University, Mashhad, Iran
AUTHOR
J.
Abolfazli Esfahsni
3
Mechanical Engineering Department, Engineering Faculty, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
مقایسه روشهای استخراج خواص لحظهای و اجرای روش بهینه برای توابع مود ذاتی داده تجربی یاتاقان غلتشی
تجزیه مود تجربی یکی از روشهای نوین برای تجزیه سیگنال به مولفههای تشکیلدهنده خود است. وجود منابع خطای متعدد باعث شده تا فعالیتهایی برای رفع یا کاهش اثرات آنها انجام گیرد. در این پژوهش، به یکی از مشکلات عمده روش تجزیه مود تجربی برای تفکیک سیگنالهای آلوده به نویز یعنی مشکل آمیختگی مودها و حذف نویز پرداخته شده است. برای حل این مشکل، از روش تجزیه مود تجربی با باند محدود استفاده شده است که ضمن افزایش قابلیتهای تجزیه مود تجربی با باند محدود از سرعت پردازش بسیار بالایی برخوردار است و بهخوبی از آمیختگی مودها جلوگیری میکند. همچنین از بین روشهای موجود، ترکیب مناسبی از روش خواص استخراج خواص لحظهای و نرمالسازی سیگنال با ذکر یک مثال ارایه شده است. برای بررسی کارآیی روش تجزیه مود تجربی با باند محدود با استفاده از روش بهینه استخراج خواص لحظهای، دادههای تجربی یک یاتاقان معیوب مورد بررسی قرار گرفته و خواص لحظهای نتایج روش تجزیه مود تجربی و روش تجزیه مود تجربی با باند محدود استخراج شده است. با استفاده از معیار ضریب تغییرات، مشخصاً نشان داده شده است که روش تجزیه مود تجربی با باند محدود قدرت تفکیک بالاتر و نتایج بهتری را نسبت به روش تجزیه مود تجربی بههمراه دارد. همچنین با استفاده از اطلاعات مربوط به تفکیک نویز سفید به روش تجزیه مود تجربی، کیفیت جداسازی نویز از دادههای اصلی بررسی شده است که نشان از تفکیک بهتر نتایج روش تجزیه مود تجربی با باند محدود دارد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-18638-fa.pdf
2019-07-01
1697
1709
تجزیه مود تجربی
فرکانس لحظهای
توابع مود ذاتی
یاتاقان غلتشی
Comparison of Instantaneous Properties Extraction Methods and Execution of Optimal Empirical Mode Decomposition on Faulty Ball Bearing Experimental Data
Empirical mode decomposition (EMD) is one of the new methods for decomposing a signal into its constituent components. The existence of multiple error sources has led to activities to eliminate or mitigate their effects. In this research, one of the major problems of EMD for the separation of noise-polluted signals, namely, mode mixing problem has been studied. To solve this problem, bandwidth EMD has been used, which enhances the EMD method and processes speed and greatly prevents mode mixing problem. Also, among the available methods to extract the instantaneous properties, the proper pair of instantaneous properties identification and signal normalization method is presented by an example. To investigate the efficiency of the bandwidth EMD method, using the optimal method of extracting the instantaneous properties, the experimental data of a faulty bearing have been studied and the instantaneous properties of both EMD method and the bandwidth EMD method have been extracted. Using the coefficient of variation criterion, it is shown that the bandwidth EMD method has a higher resolution and better results than EMD method. Finally, using information of decomposed white noise by EMD, the noise isolation quality of the original data is examined, which indicates a better decomposition of the results of the bandwidth EMD method.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-18638-en.pdf
2019-07-01
1697
1709
Empirical Mode Decomposition
Instantaneous Frequency
Intrinsic Mode Function
Ball Bearing
S.H.
Momeni Massouleh
1
Department of Aerospace Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran
AUTHOR
M.
Vesaghati Javan
2
Department of Aerospace Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran
AUTHOR
S.A.
Hosseini Kordkheili
ali.hosseini@sharif.edu
3
Department of Aerospace Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی عددی اثر چاه حرارتی رگ در هنگام گرمادرمانی تومور کبدی با استفاده از امواج مایکروویو و فرکانس رادیویی
در سه دهه گذشته، روشهای متعددی برای درمان سرطان مورد استفاده قرار گرفته است. در این بین گرمادرمانی یکی از روشهای درمان سرطان است که در آن با اعمال دمای بین C°۴۶-۴۱، رشد سلولهای سرطانی متوقف میشود. گرمادرمانی تومورهای کبدی در مجاورت رگهای بزرگ، تحت تاثیر اثر چاه حرارتی رگ قرار میگیرد. در این پژوهش اثر چاه حرارتی رگ در هنگام گرمادرمانی تومور کبدی با استفاده از امواج مایکروویو و فرکانس رادیویی تکقطبی مورد بررسی قرار گرفته است. در شبیهسازیهای حاضر، معادلات انتقال حرارت زیستی بههمراه معادلات جریان الکتریکی یا امواج الکترومغناطیسی حل شده است. بهمنظور بررسی اثر چاه حرارتی، یک بار بافت همراه با رگ و بار دیگر بافت تنها بدون حضور رگ مدل شده است. سه قطر ۵، ۱۰ و ۱۵میلیمتر برای رگ در نظر گرفته شده و میزان نکروز برای هر حالت محاسبه شده است. نتایج حاضر نشان میدهند زمانی که رگ در فاصله کمتر از ۸میلیمتر از منبع حرارتی قرار گیرد، میزان نکروز بهشدت کاهش مییابد و اثر چاه حرارتی مهم میشود و برای فواصل بزرگتر از ۳۰میلیمتر، اثر چاه حرارتی از بین میرود. از طرف دیگر، در بررسی تاثیر قطر رگ مشاهده شد که با افزایش قطر، بهدلیل افزایش جریان خون، اثر چاه حرارتی رگ افزایش مییابد. همچنین براساس نتایج تحقیق اخیر، گرمادرمانی با استفاده از امواج مایکروویو در مقایسه با فرکانس رادیویی تکقطبی، کمتر تحت تاثیر اثر چاه حرارتی رگ قرار میگیرد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-23371-fa.pdf
2019-07-01
1711
1720
گرمادرمانی
اثر چاه حراتی رگ
فرکانس رادیویی تکقطبی
امواج مایکروویو
Numerical Analysis of the Heat Sink Effect of Blood Vessels on Hepatic Radiofrequency and Microwave Ablation
During the last 3 decades, different therapeutic methods have been used for cancer treatment. Hyperthermia is one of these methods, which destroys the tumor cells with applying temperatures about 41-46°C. Thermal ablations of hepatic tumors near large blood vessels are affected by the heat sink effect of blood vessels. In this study, the heat sink effect of blood vessels on hepatic mono-polar radiofrequency and microwave ablation was investigated. The simulation is performed by numerical solution of bio-heat transfer equation with equations of electrical current or electromagnetic waves. To analyze the heat sink effect of blood vessels, the tissue is modeled with and without blood vessel. The fraction of necrotic tissue is determined for 3 different diameters of blood vessels including 5, 10, and 15 mm. The results show that when the applicator distance to the blood vessel is less than or equal to 8 mm, the necrotic value significantly decreases and the heat sink effect becomes important; however, for distances larger than 30 mm, the necrotic value does not change and the heat sink effect is diminished. The heat sink effect increases with blood vessel diameter due to the blood flow increase. In addition, the results indicated that the microwave ablation is less affected by the heat sink effect in comparison with the mono-polar radiofrequency.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-23371-en.pdf
2019-07-01
1711
1720
Hyperthermia
Heat sink effect
Mono-polar radiofrequency
Microwave
Y.
Maaref
1
Thermo-Fluids Department Department, Mechanical Engineering School, Shiraz University, Shiraz, Iran
AUTHOR
H.A.
Pakravan
pakravan@shirazu.ac.ir
2
Thermo-Fluids Department Department, Mechanical Engineering School, Shiraz University, Shiraz, Iran
AUTHOR
Kh.
Jafarpur
3
Thermo-Fluids Department Department, Mechanical Engineering School, Shiraz University, Shiraz, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
تحلیل جریان رقیقشده برشی در هندسههای میکرو/نانو با روش فوکرپلانک
در مقاله حاضر به بررسی و تحلیل جریان رقیقشده با روش فوکرپلانک در محدودههای مختلف عدد نودسن و بازههای مختلف اعداد ماخ در رژیمهای مادونصوت و مافوقصوت پرداخته شد. از روش فوکرپلانک برای حل جریان رقیقشده در هندسههای مختلف میکرو/نانو یکبعدی کوئت و مساله دوبعدی کاویتی که جریانهای برشی هستند، استفاده شده است. معادله بولتزمن و بهویژه حل آماری شبیهسازی مستقیم مونت کارلو (DSMC) ابزاری دقیق برای شبیهسازی جریانهای غیرتعادلی هستند. با این حال با کاهش عدد نودسن، هزینههای محاسباتی روش DSMC بهشدت افزایش مییابد. بهمنظور مقابله با این چالش، تقریب فوکرپلانک از معادله بولتزمن در این مقاله در نظر گرفته شد. در کدی که برای شبیهسازی روش فوکرپلانک تدوین شده است این روش با استفاده از مجموعهای از معادلات دیفرانسیل تصادفی، جایگزین جملات برخورد بین-مولکولی در DSMC میشود. در این تحقیق، روش فوکرپلانک در جریان کوئت در رژیم مادونصوت در اعداد ماخ۰/۱۶ (سرعت دیواره ۵۰متر بر ثانیه) و در رژیم مافوق صوت برای عدد ماخ ۳/۱ (سرعت دیواره ۱۰۰۰متر بر ثانیه) در بازه اعداد نودسن از ۰/۰۰۵ تا ۰/۳ ارزیابی شده است. همچنین جریان کاویتی در عدد ماخ ۰/۹۳ (سرعت دیواره ۳۰۰متر بر ثانیه) و در بازه اعداد نودسن ۰/۰۵ تا ۲۰ در نظر گرفته شدهاست. نتایج نشان میدهند که با افزایش همزمان سرعت و عدد نودسن، دقت روش فوکرپلانک افزایش مییابد. علاوه بر این با وجود استفاده از ذرات بیشتر، همگرایی سریع و هزینه محاسباتی کمتر این روش نسبت به روش DSMC از ویژگیهای قابل توجه این روش است.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-18308-fa.pdf
2019-07-01
1721
1732
عدد نودسن
جریان برشی
جریان میکرو/نانو
روش فوکرپلانک
Evaluation of Rarefied Shear Flow in Micro/Nano Geometries Using Fokker-Planck Technique
In this article, rarefied gas flow was investigated and analyzed by the Fokker-Planck approach in different Knudsen numbers and Mach numbers at subsonic and supersonic regimes. The presented Fokker-Planck approach is used to solve the rarefied gas flows in different shear-driven micro/nano geometries like one-dimensional Couette flow and the two-dimensional cavity problem. Boltzmann's equation, and especially statistical technique of the Direct Simulation Monte Carlo (DSMC), are precise tools for simulating non-equilibrium flows. However, as the Knudsen number becomes small, the computational costs of the DSMC are greatly increased. In order to cope with this challenge, the Fokker-Planck approximation of the Boltzmann equation is considered in this article. The developed code replaces the molecular collisions in DSMC with a set of continuous stochastic differential equations. In this study, the Fokker-Planck method was evaluated in the Couette flow in the subsonic Mach number of 0.16 (wall velocity was 50 m/s) and in the supersonic Mach number of 3.1 (wall velocity was 1000 m/s), where Knudsen numbers range from 0.005-0.3. Also, the cavity flow with a wall Mach number of 0.93 (wall velocity was 300 m/s) in Knudsen numbers ranging from 0.05-20 was investigated. The results show that by increasing speed and Knudsen numbers, the accuracy of Fokker-Planck increases. In addition, despite using larger number of simulator particles, the rapid convergence and lower computational costs relative to other methods are the features of this method.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-18308-en.pdf
2019-07-01
1721
1732
Knudsen Number
Shear-driven flow
Micro/Nano Flow
Fokker Planck Approach
V.
Rezapour Jaghargh
1
Mechanical Engineering Department, Engineering Faculty, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
AUTHOR
A.M.
Mahdavi
2
Mechanical Engineering Department, Engineering Faculty, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
AUTHOR
E.
Roohi
e.roohi@um.ac.ir
3
Mechanical Engineering Department, Engineering Faculty, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی رفتار میکرومکانیک فریت و مارتنزیت در فولادهای دوفازی
هدف از این پژوهش، بررسی رفتار میکرومکانیک فریت و مارتنزیت در فولادهای دوفازی بود. بدین منظور یک فولاد کمکربن با ساختار اولیه فریتی- پرلیتی تا۸۰% نورد سرد و آنیل متعاقب در دمای C°۶۰۰ بهمدت ۲۰دقیقه و کوئنچ در آب شد. مرحله پایانی فرآوری شامل گرمایش تا ناحیه بینبحرانی و نگهداری در دماهای ۷۶۰، ۷۸۰، ۸۰۰ و C°۸۲۰ بهمدت ۱۰دقیقه و کوئنچ در آب بود. فولادهای دوفازی با کسرهای حجمی فریت و مارتنزیت متفاوت و اندازه دانههای فریت مختلف تولید شد. تغییرات ریزساختاری و ارتباط آنها با تغییرات سختی فازها بهکمک میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به طیفسنج توزیع انرژی و آزمون نانوفرورونده بررسی شد. مطالعه نانوفرورونده پاسخ سختی فریت و مارتنزیت در ریزساختارهای دوفازی نشان داد که با افزایش دمای آنیل بینبحرانی از ۷۶۰ به C°۸۲۰ متوسط نانو سختی فریت و مارتنزیت بهترتیب از ۱۸۱ به ۲۸۱ویکرز افزایش و از ۶۴۴ به ۳۳۷ویکرز کاهش مییابد. دماهای آنیل بینبحرانی بالاتر به دانههای فریت ریزتر و سختتر در ریزساختارهای دوفازی انجامیده است. تغییرات نانوسختی مارتنزیت با دماهای آنیل بینبحرانی به تغییرات محتوای کربن مارتنزیت مرتبط شد. با اعمال قانون مخلوطها، مقادیر سختی محاسبهشده تطابق خوبی با مقادیر اندازهگیریشده داشت.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-32916-fa.pdf
2019-05-13
1733
1740
فولاد دوفازی
آنیل بینبحرانی
رفتار میکرومکانیک
نانوفرورونده
Investigation of Micromechanical Behavior of Ferrite and Martensite in Dual Phase Steels
The aim of this research was to investigate ferrite and martensite micromechanical behavior in dual phase (DP) steels. For this purpose, a low carbon steel with ferrite-pearlite initial structure was cold-rolled up to 80% and annealed at 600 ºC for 20 min and subsequently water quenched. The final processing step involved heating to the intercritical annealing region and holding for 10 min at 760, 780, 800 and 820 ºC followed by water quenching. DP steels consisting different volume fractions of ferrite and martensite and different ferrite grain size were produced. Scanning electron microscopy was supplemented by energy dispersive spectroscopy (EDS) and nanoindentation test to follow microstructural changes and their correlations to the variation in phase's hardness. Nanoindentation study of ferrite and martensite hardening response in the DP microstructures showed that the average ferrite and martensite nanohardness has significantly increased from about 181 to 281 HV10mN and decreased from about 644 to 337 HV10mN with increasing intercritical annealing temperatures from 760 to 820 ºC, respectively. Higher intercritical annealing temperatures resulted in finer and harder ferrite grains in DP microstructures. Martensite nanohardness variation with intercritical annealing temperatures is related to change in its carbon content. By applying the rule of mixtures, the calculated hardness values meet well with the experimental values.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-32916-en.pdf
2019-05-13
1733
1740
Dual phase steel
Intercritical annealing
Micromechanical behavior
Nanoindentation
A.H.
Jahanara
1
Materials Engineering Department, Engineering Faculty, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
AUTHOR
Y.
Mazaheri
y.mazaheri@basu.ac.ir
2
Materials Engineering Department, Engineering Faculty, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
AUTHOR
M.
Sheikhi
3
Materials Engineering Department, Engineering Faculty, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی تجربی اثرات میزان نفوذ برآمدگیهای دوگانه متقابل بر بردار پیشرانش یک نازل همگرا- واگرا در رژیم مافوق صوت
در این تحقیق اثرات استفاده از برآمدگیهای دوگانه بهعنوان یک روش کنترل بردار تراست در یک نازل همگرا –واگرا در رژیم مافوق صوت که عدد ماخ اسمی آن ۲ است بهصورت تجربی مورد بررسی قرار میگیرد. فشار کل نازل در کلیه آزمایشها ثابت در نظر گرفته شده است. سیال آزمایش هوا است. برآمدگیهای مورد استفاده دو قطعه استوانهایشکل است که جلوی جریان در قسمت واگرای نازل قرار داده میشود. این برآمدگیها در موقعیتهای ۶۰% و ۹۰% طول قسمت واگرای نازل از گلوگاه نازل نصب شدهاند و بهصورت همزمان در مسیر جریان اصلی اعمال میشود. برآمدگیها در حالت متقابل و روبروی هم بر دیواره نصب شده و اثرات تغییر نسبت میزان نفوذ برآمدگیها * H/Dبر زاویه بردار تراست و مولفههای بردار تراست با اندازهگیری نیروهای وارد بر نازل به دست آمده است. همچنین میدان جریان نیز بهوسیله تصویربرداری شلرین و اندازهگیری تغییرات فشار روی دیوارههای نازل اندازهگیری شده است. نتایج حاصل نشان میدهند که استفاده از برآمدگیهای دوگانه متقابل میتواند بر زاویه بردار تراست تاثیر چشمگیری داشته باشد و زاویه بردار تراست را تا ۴/۳۵درجه نیز در شرایط بررسیشده افزایش دهد. همچنین، نتایج نشان میدهند که این روش در بدترین شرایط میتواند تا ۵/۵% از مقدار تراست محوری را کاهش دهد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-21664-fa.pdf
2018-07-01
1741
1750
کنترل بردار تراست
مافوق صوت
نازل همگرا- واگرا
برآمدگی- آیرودینامیک تجربی
Experimental investigation of the penetration effects of opposite dual protuberances on thrust vector of a supersonic C-D nozzle
In this study, the effect of the use of dual protuberances as a thrust vector control method in a supersonic convergent-divergent nozzle with a Mach number of 2 is experimentally investigated. The nozzle total pressure in all experiments is considered constant. Air is the working fluid in these experiments. The used protuberances are two cylindrical elements that are placed in front of the flow in the divergent part of the nozzle. These protuberances are installed at 60% and 90% of the length of the nozzle divergent portion from the nozzle throat and are simultaneously applied in the main flow path. The protuberances are installed in opposite walls. Effect of changing the penetration ratio of the protuberances [H/D] on the thrust vector angle and the components of the thrust vector is obtained by measuring the forces acting on the nozzle. Also, the flow field was measured by a Schlieren system, as well as, the pressure variations on the nozzle walls were measured. The results show that the use of dual protuberances can have a significant effect on the angle of the thrust vector and increase the angle of the thrust vector up to 4.35 degrees in the implemented conditions of this study. Also, the results reveal that this method can reduce the axial component of thrust up to 5.5% in the worst case of implemented conditions.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-21664-en.pdf
2018-07-01
1741
1750
Thrust Vector Control
Convergent-Divergent Nozzle
Supersonic Flow
Protuberance
Experimental Aerodynamics
M.R.
Babaeyan
1
Mechanical Engineering Department, Engineering Faculty, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Najafabad, Iran
AUTHOR
M.
Hojaji
hojaji_m@pmc.iaun.ac.ir
2
Engineering Faculty, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Najafabad, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
اندازهگیری ضربان قلب به کمک سیگنال فوتوپلتیسموگرافی تصویری با استفاده از گوشی هوشمند
اندازهگیری علایم حیاتی بدن مثل درصد اکسیژن خون، فشار خون و ضربان قلب مهمترین و ابتداییترین مرحله برای تشخیص انواع بیماریها بهخصوص بیماریهای قلبی و عروقی به شمار میرود. روشهای گوناگونی برای اندازهگیری این علایم مطرح شده است. بهطور کلی این روشها به دو دسته تهاجمی و غیرتهاجمی تقسیمبندی میشوند. بهدلیل آسیبهای کمتر روشهای غیرتهاجمی، استفاده از آنها در چند دهه اخیر بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. استفاده از تلفن همراه بهعلت دسترسی آسان و فراگیربودن از مطرحترین روشهای غیرتهاجمی است. در این مقاله پس از مطالعه و بررسی روشهای فوتوپلتیسکوگرافی و بیان تئوریهای مربوط به آن روش فوتوپلتیسکوگرافی تصویری برای اندازهگیری میزان ضربان قلب به کار گرفته شده است. با توجه به دو الگوریتم پیشنهادی بر مبنای تبدیلات فوریه و محاسبه قله سیگنال، پیادهسازی از این الگوریتمها با استفاده از دوربین تلفن همراه و الایدی آن روی ۲۰ نفر انجام شده است. در گام بعد، میزان ضربان قلب استخراج شده است. در نهایت، مقایسهای بین دو روش انجام شده است که نتایج حاصل از این مقایسه بیان میکند که روش محاسبه قله، خطای کمتری نسبت به روش تبدیل فوریه دارد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-24532-fa.pdf
2019-07-01
1751
1757
ضربان قلب
روش غیرتهاجمی
سیگنال فوتوپلتیسموگرافی تصویری
تلفن همراه
تبدیل فوریه
محاسبه قله
Heart Rate Measurement with Imaging Photoplethysmography Signals Using Smart Phone
Measuring the vital signs of human body, such as oxygen saturation, blood pressure, and heart rate is the greatest and basic stage of the diagnosis of various diseases, especially cardiovascular diseases. Various methods have been developed to measure these signs. In general, these methods are divided into invasive and non-invasive categories. Due to less damages of non-invasive methods, more attention has been paid to them in recent decades. Using mobile phone is one of the most important non-invasive approaches because of being common and accessible among people. In this article, after studying Photoplethysmographic methods and expressing theories related to this method, imaging photoplethysmography (IPPG) is used to measure heart rate. Regarding two proposed algorithms based on furies transfer and peak detection, implementation of these algorithms was done, using a camera and LED of smart phone on 20 people. Next, the heart was calculated. Finally, a comparison was made between the two methods, the results of which show that peak detection method has less error than furies transfer method.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-24532-en.pdf
2019-07-01
1751
1757
Heart rate
Non-invasive method
IPPG signals
Smart phone
Furies transfer
Peak detection
M.S.
Sokout
1
Mechanical Department, Mechanical Engineering Faculty, Iran University of Science & Technology, Tehran, Iran
AUTHOR
S.H.
Heidary
2
Mechanical Department, Mechanical Engineering Faculty, Iran University of Science & Technology, Tehran, Iran
AUTHOR
B.
Beigzadeh
b_beigzadeh@iust.ac.ir
3
Mechanical Department, Mechanical Engineering Faculty, Iran University of Science & Technology, Tehran, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
طراحی کنترلکنندههای تطبیقی توزیعشده برای توافق در سامانه چندعاملی شامل بازوهای ربات با قید اشباع محرک
در این مقاله به طراحی کنترلکنندههای توزیعشده بهمنظور حل مساله توافق رهبر محور برای یک سامانه چندعاملی متشکل از چند بازوی ربات تکلینک پرداخته شده است. در این نگرش هر کدام از بازوها بهعنوان یک عامل در نظر گرفته میشوند. مدل دینامیکی هر بازو شامل ترمهای غیرخطی معلوم و نامعلوم است. ترمهای نامعلوم بهدلیل عدم قطعیت پارامترها یا سادهسازی مدل ایجاد میشود. همچنین اغتشاشات خارجی نیز در معادلات دینامیکی هر عامل در نظر گرفته شده است. علاوه بر این دامنه سیگنال ورودی برای هر عامل باید محدود باشد که این امر ناشی از قید حد بالای تابع اشباع محرک مربوطه است. در این مقاله برای از بینبردن اثر نایقینیهای سیستم، از رویکرد مقاوم تطبیقی در طراحی قوانین کنترلی استفاده شده است. برای این منظور، حد بالای نایقینیهای سیستم از طریق قوانین تطبیقی به دست میآیند. این رویکرد محافظهکاری را بهشدت کاهش میدهد. همچنین قوانین کنترلی توزیعشده به نحوی طراحی میشود که تمام بازوها، علیرغم نایقینیهای موجود و اشباع محرک به توافق دست یابند. اساس رویکرد مطرحشده در این مقاله بر مبنای تئوری مد لغزشی تطبیقی است. برای این منظور سطوح لغزش مناسب پیشنهادشده و کنترلکنندههای مد لغزشی تطبیقی توزیعشده طراحی شدهاند. در انتها شبیهسازیهایی بهمنظور تایید نتایج تئوریها ارایه شده است.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-21160-fa.pdf
2019-07-01
1759
1766
توافق
اشباع محرک
قوانین تطبیقی
Distributed Adaptive Robust Controller Design for Consensus in Multi-Agent System Including Robot Arms with Actuator Saturation Constraint
In this paper, distributed adaptive robust controller is investigated to solve the leader-follower consensus problem for a multi-agent system consisting of several single-link robot arms. In this approach, each arm is considered as an agent. The dynamical model of each arm contains known and unknown non-linear terms. Unknown terms may be due to parameter uncertainty or simplification of the model. Furthermore, external disturbances are considered in the dynamical equations of each agent. Moreover, the input signal amplitude for each agent should be limited, which is due to the upper bound of the saturation function of the input. In this paper, in order to eliminate the effect of uncertain terms, the adaptive robust approach is used in the design of control laws. In this regard, the upper bounds of uncertain terms are obtained through adaptive laws, which dramatically reduce conservatism. Furthermore, the distributed control laws are designed in such a way that all the agents reach consensus in spite of the uncertain terms and input saturation constraint. The basis of the approach proposed in this paper is based on adaptive sliding mode techniques. For this purpose, suitable sliding surfaces are proposed and distributed adaptive sliding mode controllers are designed. Finally, simulations are presented to confirm the results of theories.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-21160-en.pdf
2019-07-01
1759
1766
Consensus
Actuator Saturation
Adaptive Laws
N.
Rahimi
1
Department of Electrical and Electronic Engineering, Shiraz University of Technology
AUTHOR
T.
Binazadeh
binazadeh@sutech.ac.ir
2
Electrical & Electronic Engineering Faculty, Shiraz University of Technology, Shiraz, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
کنترل مدل پیشبین مبتنی بر بینایی برای ربات متحرک چرخدار
در این مقاله کنترل ربات متحرک چرخدار بر مبنای بینایی ماشین موردتوجه واقع شدهاست. یکی از روشهای رایج در کنترل سیستمهای مذکور، استفاده از الگوریتمهای مدلپیشبین میباشد. در این دست از سیستمها، سرعت پاسخ الگوریتم کنترلی و بهینگی آن دو فاکتور اساسی برای رسیدن به عملکرد مطلوب میباشد. همچنین عدم امکان دستیابی به مقادیر دقیق پارامترهای ربات و تغییر آنها در حین عملکرد ربات، چالش مهمی در پیادهسازی کنترلکننده است، لذا تمرکز این مقاله روی الگوریتم کنترلی مدل پیشبین مقاوم و بیدرنگ میباشد تا بتواند علاوه بر پاسخ بهینه و بیدرنگ، پایداری ربات را در برابر نایقینیها و اغتشاشات محیطی تضمین نماید. به این منظور از روش بهینهسازی شبکه عصبی بازگشتی تصویر بهعنوان بهینهساز کنترل مدلپیشبین استفاده شده تا بتواند بهصورت بی درنگ مقادیر بهینه ورودی های کنترلی را محاسبه نماید. ترکیب بهینهسازی شبکه عصبی بازگشتی تصویر با کنترل مدلپیشبین منجر به فرمولبندی و قیود جدیدی شده که نوآوری مقاله محسوب میشود. در نهایت بهمنظور بررسی صحت عملکرد الگوریتم پیشنهادی، عبور ربات از راهرو با حضور موانع در نرم افزار V-REP شبیهسازی شدهاست. نتایج نشان میدهد که زمان محاسبه ورودی کنترلی بهینه در مقایسه با روشهای مشابه کاهش یافتهاست و همچنین انتخاب مسیر بهینه توسط سیستم فازی در حضور موانع بهشکل مناسبی انجام شدهاست.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-23019-fa.pdf
2019-07-01
1767
1777
کنترل مدلپیشبین
بهینهسازی
شبکه عصبی بازگشتی تصویر
ربات متحرک غیرهولونومیک
سیستم فازی
Vision-Based Model Predictive Control of Wheeled Mobile Robot
In this article, a novel control of wheeled mobile robot based on machine vision is considered. One of the common methods for controlling such systems is the use of Model Predictive Control (MPC) algorithms. In these systems, the response speed of the control algorithm and the optimality of these are two basic factors for achieving the optimal performance. Also, the impossibility of achieving precise values of the robot parameters and their variation during the operation of the robot is an important challenge in the implementation of the controller, therefore, this paper focuses on real-time and robust MPC, so that it can ensure the system against uncertainties and environmental disturbances in addition to the optimal and real-time response. Hence, the optimization based on projection recurrent neural network (PRNN) has been used as an optimizer to reduce the calculation time cost. The combination of PRNN optimization with MPC leads to new formulation and constraints that are considered to be the article innovations. Finally, in order to verify the validity of the proposed algorithm, the robot passes through the corridor with the presence of obstacles, which is simulated in the V-REP software. The results show that the optimum control input speed has been increased in comparison with similar methods, and the optimal path selection by the fuzzy system in the presence of obstacles has been well suited.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-23019-en.pdf
2019-07-01
1767
1777
Model predictive control
Optimization
Projection recurrent neural network
Nonholonomic mobile robot
Fuzzy system
R.
Khonsarian
1
Control Department, Electrical Engineering School, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
AUTHOR
M.
Farrokhi
farrokhi@iust.ac.ir
2
Control Department, Electrical Engineering School, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی عددی تاثیر کاویتاسیون بر عملکرد سیستم رانش واترجت با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی
مدلسازی پدیده کاویتاسیون در سیستم رانش واترجت بهدلیل اثرات مخرب و ماهیت دو فازی و پیچیده آن یکی از بزرگترین چالشهای مهندسی و مدلسازی عددی است. از آنجایی که مطالعه این پدیده بهصورت آزمایشگاهی در تونل کاویتاسیون مستلزم هزینههای فراوان است. بنابراین در این پژوهش با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی وقوع کاویتاسیون در یک واترجت جریان محوری شبیهسازی شد. مقدار هد، گشتاور و رانش براثر کاویتاسیون و همچنین بدون درنظرگرفتن کاویتاسیون در سه مقدار از دبی جریان به دست آمد. نتایج بهدستآمده تطابق خوبی با مقادیر آزمایشگاهی داشتند. یکی از مطالعات جدید در این پژوهش بررسی الگوی تشکیل حبابهای کاویتاسیون در نوک پره روتور و قسمت مکش آن است. مدلسازی عددی یکبار برای روتور و استاتور و یکبار برای روتور بدون درنظرگرفتن استاتور انجام شده است. حل عددی با استفاده از شبکه ساختاریافته، دستگاه مرجع چرخان، دامنه پریودیک، بهصورت پایا و با استفاده از مدل توربولانسی SST انجام شده است.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-25225-fa.pdf
2019-07-01
1779
1788
کاویتاسیون
عملکرد هیدرودینامیکی
واترجت
دینامیک سیالات محاسباتی
جریان دوفازی
توربولانس
Numerical Investigation of Cavitation Effect on the Performance of Waterjet Propulsion System by Computational Fluid Dynamics
The numerical simulation of cavitation phenomenon in waterjet propulsion system, due to destructive effects and complicated and two-phase nature, is one of the greatest challenges in engineering and numerical modeling. Due to needing of very much cost for experimental studying this phenomenon in the cavitation tunnel, in this paper, the happening of cavitation in axial flow waterjet was simulated by computational fluid dynamics. The head, torque, and thrust due to cavitation and ignoring that were calculated in 3 flow rate values. The result showed good agreement with experimental data. One of the new studies in this paper is the investigation of the pattern of cavitation bulb forming on the tip and suction side of the rotor’s blade. Numerical simulation was performed, using the rotor and stator and with rotor only. Numerical solution is performed, using a the structured grid, the rotating reference frame, the periodic domain, and SST turbulence model in the steady form.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-25225-en.pdf
2019-07-01
1779
1788
Cavitation
Hydrodynamic performance
Waterjet
CFD
Two-phase flow
Turbulence
B.
Afshari
1
Mechanics Faculty, Malek-Ashtar University of Technology, Isfahan, Iran
AUTHOR
M.
Rostami Varnousfaaderani
rostamivf@aut.ac.ir
2
Mechanics Faculty, Malek-Ashtar University of Technology, Isfahan, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
تحلیل واریانس توزیع تنشهای پسماند جوش محیطی لوله کمآلیاژ استحکام بالا خطوط انتقال گاز
در این مقاله، تحلیل واریانس توزیع تنش پسماند (با استفاده از آزمون کرنشسنجی سوراخ براساس استاندارد ASTM 837 جوش محیطی انتقال گاز در دو راستای محیطی و محوری لوله فولادی 56اینچی) بررسی شد. نتایج تحلیل واریانس نشان میدهد در نمودار توزیع تنشهای پسماند محیطی و محوری، بهترین منحنی توزیع تنش پسماند، تابع مرتبه 3 (درجه آزادی 3) است. در این مرتبه مقدار p تنش پسماند محیطی و محوری بهترتیب دارای 0/004 و 0/001 است. این مطلب نشاندهنده قابلیت اطمینان بالای تابع مرتبه 3 است. همچنین مقدار F و ضریب تعیین این مرتبه دارای مقدار مناسبی است. علاوه بر این تابع تقریب مرتبه 5 نسبت به تابع مرتبه 3 بهعلت بالابودن مقدار p و قابلیت اطمینان پایین، منحنی توزیع تنش پسماند مناسبی نیست. توابع تقریب مرتبه زوج (2 و 4) نسبت به مرتبه فرد (3 و 5) دارای قابلیت اطمینان کمتر (p بالاتر) و F پایینتری هستند. تابع مرتبه 2 علیرغم داشتن بیشترین آزادی، دارای بیشترین مقدار p (کمترین قابلیت اطمینان)، کمترین مقدار F و کمترین ضریب تعیین، نامناسبترین تابع تقریب است. علیرغم وجود تنش پسماند با توجه به صفرشدن باقیمانده تنش پسماند تجربی نسبت به تابع تقریب، استفاده از آزمون کرنشیسنجی سوراخ در نقاط دور از منطقه جوش و فلز پایه ضروری نیست.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-21524-fa.pdf
2019-07-01
1789
1795
تنش پسماند
تحلیل واریانس
جوش محیطی
آزمون کرنشسنجی سوراخ
توابع تقریب
Analysis of Variance of Residual Stress Distribution in Girth Welding of High Strength Low Alloy Steel Gas Pipeline
In this paper, the analysis of variance (ANOVA) of weld residual stress distribution (using the hole drilling strain gage method according to ASTM 837 standard) was investigated (in the hoop and axial direction of the 56-inch gas transmission). The results of ANOVA show that the best distribution curve of residual stress is the third order function (3 degree of freedom) in the distribution diagram of hoop and axial residual stresses. In this order, the p value of the hoop and axial residual stress is 0.044 and 0.001, respectively. This indicates the high reliability of the third order function. Also, the value of F and coefficient of determination of this order has an appropriate value. In addition, due to the high p value and low reliability, the 5-order approximation function is not a suitable residual stress distribution curve compared to the third order function. Order approximation functions (2 and 4) have lower reliability (higher p value) and lower F value than odd order (3 and 5). Despite having the highest freedom with the highest p (lowest reliability), the lowest F, and the lowest coefficient of determination, the second-order function, is the most inappropriate approximation function. Despite the existence of residual stress with respect to the zero experimental residual stress compared to the approximation function, the use of strain test in points far from the weld one and the base metal is not essential.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-21524-en.pdf
2019-07-01
1789
1795
Residual stress
ANOVA
Girth weld
Hole drilling strain gage test
Approximation functions
M.
Sabokrouh
1
Engineering Faculty, Mahallat Institute of Higher Education, Mahallat, Iran
AUTHOR
M.R.
Farahani
mrfarahani@ut.ac.ir
2
School of Mechanical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی تجربی و عددی تاثیر جریان و نیروی الکترود بر پاشش در جوشکاری مقاومتی نقطهای ورقهای فولادی کم کربن گالوانیزه و غیرگالوانیزه
در حین فرآیند جوشکاری مقاومتی نقطهای مقداری فلز مذاب از فصل مشترک بین دو ورق خارج میشود که موجب آلودگی روی بدنه خودروها میشود و این موجب اختلال در فرآیند رنگآمیزی و کاهش ایمنی کارگاه میشود. در این پژوهش با بررسی تجربی و عددی اثر جریان جوشکاری و فشار الکترود بر روی میزان پاشش مذاب در جوشکاری نقطهای ورق فولادی گالوانیزه و غیرگالوانیزه، پیشبینی پاشش مذاب برای هر دو ورق انجام شده است. نتایج تجربی نشان داد که با افزایش جریان جوشکاری، قطر دکمه جوش و استحکام جوش در هر دو نوع ورق بهطور پیوسته افزایش یافت تا زمانی که پاشش رخ داد. در یک جریان جوشکاری یکسان، قطر دکمه ایجادشده برای هر دو ورق تقریباً یکسان بود، اما در ورق گالوانیزه پاشش مذاب در قطر دکمههای بالاتر اتفاق میافتاد. افزایش فشار الکترود تا قبل از پاشش موجب افزایش قطر دکمه و بعد از پاشش موجب کاهش قطر دکمه میشد. نتایج بهدستآمده از تحقیق با یک مدل عددی اصلاحشده مورد ارزیابی قرار گرفت که با یکدیگر همخوانی نسبی داشتند. در این مدل افزایش قطر دکمه موجب افزایش نیروی ناشی از دکمه جوش میشد و پاشش مذاب را تسریع میکرد، در صورتی که فشار الکترود بهعنوان عامل ممانعتکننده از پاشش بود. پوشش فلز روی در ورقهای گالوانیزه، با ضریب اصطکاک و مقاومت تماسی فلز روی- فلز روی کم، موجب ایجاد انطباق خوب ورقها در حین فرآیند جوشکاری میشود که این موضوع طبق مدل عددی سبب میشود تا پاشش مذاب برای ورقهای گالوانیزه در قطر دکمههای بالاتر اتفاق بیفتد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-25608-fa.pdf
2019-07-01
1797
1804
جوشکاری مقاومتی نقطهای
ورق گالوانیزه
جریان جوشکاری
پاشش مذاب
مدل عددی
Numerical and experimental investigation of current and electrode force effects on expulsion in resistance spot welding of galvanized and non-galvanized steel sheets
During the process of Resistance spot welding (RSW), some of the molten metal comes out of the interface of the two sheets, which causes contamination on the body of the cars. This named as expulsion and disrupts the staining process and reduces the safety of the workshop. In this study, by numerical and Experimental investigation, effect of welding current and electrode force on expulsion in RSW of galvanized and non-galvanized steel sheets the prediction of expulsion for both sheets was performed. Experimental results showed that with increasing the welding current, nugget diameter and weld strength increased continuously until expulsion occurrence. The resultant nugget in both types of sheets have almost similar diameter at the similar welding current however in the galvanized sheet, expulsion occurred at a larger nugget diameter. Increasing the electrode force before the occurrence of expulsion increased the nugget diameter, but then reduced the nugget diameter. The results of the investigation were found to be consistent with a modified numerical model. In this model, increase in the nugget diameter increased the force from within the nugget and accelerated the expulsion, while the electrode force was a hindrance to the expulsion. Zinc coated on galvanized steel sheets with low contact resistance and friction coefficient between zinc-zinc metal resulted in a good fit between two sheets during the welding process which according to the numerical model, causes expulsion to occur at a larger nugget diameter for galvanized steel sheets.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-25608-en.pdf
2019-07-01
1797
1804
Resistance spot welding
galvanized steel
welding current
expulsion
numerical model
Moslem
Valaee Tale
1
Materials Department, Engineering Faculty, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
AUTHOR
Yousef
Mazaheri
2
Materials Department, Engineering Faculty, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
AUTHOR
M.
Sheikhi
sheikhi.mohsen@basu.ac.ir
3
Materials Department, Engineering Faculty, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
AUTHOR
F.
Malek Ghaini
4
Materials Engineering Department, Materials Engineering Faculty, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
AUTHOR
Gh.R.
Usefifar
5
SAIPA Corporation, Tehran, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی تجربی اثر کالیبراسیون پروب بر اندازهگیری دبی جرمی و سرعت جریان هوای داغ در اعداد مادون صوت بالا
در این پژوهش امکانپذیربودن اندازهگیری پارامترهای فشار کل، دبی و سرعت یک جریان پرانرژی از هوا در محدوده ۰/۷- ۰/۶ماخ با استفاده از ۶ نوع سنجشگر تجاری فشار مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور از یک نازل با سطح مقطع ثابت و شکل کاملاً حلقوی که روی یک موتور میکروتوربوجت نصب شده، استفاده شده است. مجموعه موتور و نازل با استفاده از یک سکوی آزمایش با امکان ثبت همزمان پارامترهای فشار کل، فشار استاتیک، دمای کل، دبی جریان، سرعت دوران و نیروی رانش مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج حاصل از سنجشگرهای الشکل که برای چنین سرعتهایی کالیبره شدهاند، نشان میدهند مقادیر فشار کل و سرعت بهدستآمده برای جریان پرانرژیِ فوق مقادیری مشابه، نزدیک و در محدوده دقت مهندسی هستند. بیشترین اختلاف میان دبی اندازهگیریشده و دبی محاسباتی ۹/۱% و مربوط به پروب الشکل با طول ۶۸ و قطر خارجی ۳میلیمتر بوده و در مورد سایر پروبها کمتر از ۸% است. همچنین دبی ثبتشده توسط پروب میلهای ۴/۴% با دبی اندازهگیریشده اختلاف دارد و از این رو تفاوت واضحی بین دبی ثبتشده توسط پروبهای الشکل و میلهای وجود دارد. اندازهگیریهای انجامشده اطلاعاتی مفید را از تغییر مشخصههای اصلی جریان در طول نازل حلقوی ارایه میدهند که مهمترین آنها اُفت فشار سکون به میزان حدود %۲۹ و اُفت دمای سکون به مقدار حدود C°۴۸ است.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-23908-fa.pdf
2019-07-01
1805
1817
سنجشگر
پروب
پیتو
نازل حلقوی
ژنراتورگاز
Experimental Study of the Effect of Probe Calibration on the Mass Flow and Velocity Measurement of Hot Air at High-Subsonic Mach Numbers
In this research, the possibility of measuring total pressure, mass flow, and velocity of a high energy flow of air at 0.6-0.7 Mach is investigated experimentally, using 6 different types of commercial sensors. For this end, a fixed area annular nozzle, mounted at the exit of micro-turbojet engine, was used. Also, a test bench with the capability of measuring total pressure, static pressure, total temperature, mass flow, RPM, and the thrust force was used. The results of the L-type sensors calibrated for such velocities indicate that the total pressure and velocity are similar, near to each other, and among the engineering precision. The largest difference between the measured and calculated mass flow was 9.1% and related to L-type probes with the length of 68mm and the outside diameter of 3mm. This difference for all other probes was less than 8%. Also, the calculated mass flow based on Rod-type probe data shows a difference of only 4.4% with the measured mass flow; so, there is a distinct difference between these two kinds of probes. Also, the measurements include useful information of the variations of main flow characteristics along the length of annular nozzle, among which the most important are an intense drop of about 29% in total pressure and about 48°C drop in total temperature.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-23908-en.pdf
2019-07-01
1805
1817
Sensor
Probe
Pitot Tube
Annular Nozzle
Gas Generator
F.
Ommi
fommi@modares.ac.ir
1
Aerospace Department, Mechanical Engineering Faculty, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
AUTHOR
H.
Golchin
2
Aerospace Department, Mechanical Engineering Faculty, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
AUTHOR
CASE_STUDY
مطالعه تجربی جذب آب و عمر خستگی نانوکامپوزیتهای PMMA/MWCNTs
نانولولههای کربنی بهدلیل خواص منحصربهفرد بهعنوان فاز تقویتکننده از اهمیت ویژهای برخوردار هستند. در این مقاله تاثیر نانولولههای کربنی چنددیواره برجذب آب و عمر خستگی پلیمتیلمتاکریلات مورد مطالعه قرار میگیرد. بدین منظور ابتدا نانوکامپوزیتهایی بر پایه پلیمتیلمتاکریلات حاوی نانولولههای کربنی چنددیواره صفر تا ۱/۵درصد وزنی بهروش اکسترودر دوپیچه و قالبگیری تزریقی تولید میشوند. ساختار نانوکامپوزیتهای تولیدشده با استفاده از میکروسکوپ گسیل میدانی بررسی میشود. بررسی تصاویر میکروسکوپی حاکی از آن بوده که نانولولههای کربنی بهخوبی در زمینه پلیمر پخش شدهاند. آزمون خستگی برای هر یک از نمونهها در تحت شرایط یکسان انجام گرفت. طبق نتایج آزمون، عمر خستگی نانوکامپوریت حاوی ۰/۵% از نانولولههای کربنی چنددیواره نسبت به پلیمر پایه بهبود یافت. همچنین براساس نتایج آزمون جذب آب حضور نانولولههای کربنی چنددیواره در زمینه پلیمری باعث کاهش جذب آب در نمونههای نانوکامپوزیتی شد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-22598-fa.pdf
2019-07-01
1819
1825
پلیمتیلمتاکریلات
نانولولههای کربنی چنددیواره
قالبگیری تزریقی
جذب آب
عمر خستگی
Experimental Study of the Water Absorption and Fatigue Life of PMMA/MWCNTs Nanocomposites
Carbon nanotubes have special importance due to unique properties as an amplifier phase. In this paper, the effect of multiwall carbon nanotubes on water absorption and fatigue life of poly methyl methacrylate is investigated. To this end, nanocomposites based on polymethyl methacrylate, containing 0-1.5 weight percentage of multiwall carbon nanotubes are produced with screw and injection molding process. The morphology was studied, using scanning electron microscopy. Microscopic images examination showed that carbon nanotubes have been well released in the field of polymer. The fatigue testing of each of the prototypes was carried out under identical conditions. Based on the results of fatigue test, nanocomposite fatigue strength containing 0.5% carbon nanotubes increased than base polymer. Also, based on the results of water absorption test, the existence of multiwall carbon nanotubes in polymer field decreased absorption water of the samples.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-22598-en.pdf
2019-07-01
1819
1825
Polymethyl Methacrylate
Multiwall Carbon Nanotubes
Injection Molding
Water Absorption
Fatigue Life
A.
Ebrahimzadegan
1
Mechanical Engineering Department, Engineering Faculty, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz, Iran
AUTHOR
A.
Mohammadpour Fattahi
a.fattahi@iaut.ac.ir
2
Mechanical Engineering Department, Engineering Faculty, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz, Iran
AUTHOR