ORIGINAL_ARTICLE شناسه این شماره http://mme.modares.ac.ir/article-1-12095-fa.pdf 2015-07-23 0 0 IFC http://mme.modares.ac.ir/article-1-12095-en.pdf 2015-07-23 0 0
ORIGINAL_ARTICLE جلد این شماره http://mme.modares.ac.ir/article-1-10890-fa.pdf 2015-07-23 0 0 Cover http://mme.modares.ac.ir/article-1-10890-en.pdf 2015-07-23 0 0
ORIGINAL_ARTICLE فهرست این شماره http://mme.modares.ac.ir/article-1-1350-fa.pdf 2015-07-23 0 0 Content http://mme.modares.ac.ir/article-1-1350-en.pdf 2015-07-23 0 0
ORIGINAL_ARTICLE مدل‌سازی دینامیکی و کنترل غیرخطی تطبیقی پرواز مسیکوپتر این مقاله به مدل‎سازی و کنترل خطی و غیرخطی پرواز مسیکوپتر می‌پردازد. ابتدا مدل غیرخطی چندورودی-چندخروجی پرنده با در نظر گرفتن دینامیک عملگرها و اثرات ژایروسکوپیک پره و بدنه استخراج شده و سپس از سه روش کنترلی خطی برای رسیدن به پاسخ‌های سریع با مشخصات عملکردی مناسب استفاده می‌شود و از نظر تلاش کنترلی تولیدی برای این وسیله پرنده مقایسه می‌شوند. کنترل بهینه با توجه به ملاحظات مصرف انرژی نسبت به سایر روش های کنترلی مناسب تر می باشد. مسیکوپترها همواره تحت تاثیر عدم قطعیت‌ها قرار می‌گیرند و روش‌های کنترلی کلاسیک برای مقابله با این نامعینی‌ها و پایدارسازی دینامیک ذاتاً ناپایدار پرنده ضعیف می‌باشند. برای جبران عدم قطعیت‌های پارامتری موجود در دینامیک مسیکوپتر از سه روش کنترلی غیرخطی تطبیقی مدل مرجع برای سه حالت متفاوت مبتنی بر معادلات خطی تک‌ورودی-تک‌خروجی و معادلات خطی چندورودی-چندخروجی و معادلات غیرخطی چندورودی‌-چندخروجی استفاده می‌شود. روش‌های کنترلی تطبیقی با داشتن مکانیزم‌های تخمین سبب ارتقاء عملکرد سیستم در طول پرواز در شرایط مختلف و پایدارسازی وضعیت و کنترل حالت‌های سیستم می‌شوند. پایداری توسط معیار پایدرای لیاپانوف به اثبات رسیده است. نتایج شبیه‌سازی مبین موفقیت‌آمیز بودن روش کنترلی تطبیقی برای جبران عدم قطعیت‌های پارامتری و همگرایی مجانبی خطای تعقیب می‌باشد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-8328-fa.pdf 2015-04-04 1 12 مسیکوپتر کنترل غیرخطی کنترل بهینه کنترل تطبیقی Dynamic Modeling and Nonlinear Adaptive Control of Mesicopter Flight این مقاله به مدل‎سازی و کنترل خطی و غیرخطی پرواز مسیکوپتر می‌پردازد. ابتدا مدل غیرخطی چندورودی-چندخروجی پرنده با در نظر گرفتن دینامیک عملگرها و اثرات ژایروسکوپیک پره و بدنه استخراج شده و سپس از سه روش کنترلی خطی برای رسیدن به پاسخ‌های سریع با مشخصات عملکردی مناسب استفاده می‌شود و از نظر تلاش کنترلی تولیدی برای این وسیله پرنده مقایسه می‌شوند. کنترل بهینه با توجه به ملاحظات مصرف انرژی نسبت به سایر روش های کنترلی مناسب تر می باشد. مسیکوپترها همواره تحت تاثیر عدم قطعیت‌ها قرار می‌گیرند و روش‌های کنترلی کلاسیک برای مقابله با این نامعینی‌ها و پایدارسازی دینامیک ذاتاً ناپایدار پرنده ضعیف می‌باشند. برای جبران عدم قطعیت‌های پارامتری موجود در دینامیک مسیکوپتر از سه روش کنترلی غیرخطی تطبیقی مدل مرجع برای سه حالت متفاوت مبتنی بر معادلات خطی تک‌ورودی-تک‌خروجی و معادلات خطی چندورودی-چندخروجی و معادلات غیرخطی چندورودی‌-چندخروجی استفاده می‌شود. روش‌های کنترلی تطبیقی با داشتن مکانیزم‌های تخمین سبب ارتقاء عملکرد سیستم در طول پرواز در شرایط مختلف و پایدارسازی وضعیت و کنترل حالت‌های سیستم می‌شوند. پایداری توسط معیار پایدرای لیاپانوف به اثبات رسیده است. نتایج شبیه‌سازی مبین موفقیت‌آمیز بودن روش کنترلی تطبیقی برای جبران عدم قطعیت‌های پارامتری و همگرایی مجانبی خطای تعقیب می‌باشد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-8328-en.pdf 2015-04-04 1 12 Mesicopter nonlinear Control Optimal Control Adaptive Control Mohammad Navabi 1 AUTHOR Hamid Reza Mirzaei 2 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE طراحی سه بعدی مسیر بهینه‌ی پروازی مقید برای یک ربات پرنده‌ی چهارپره شش درجه آزادی جهت کاربردهای ترافیک شهری ترافیک، یک واژه‌ی شناخته شده‌ی بین المللی است که یکی از مهمترین عوامل ایجاد آن در کشورهای توسعه یافته افزایش جمعیت می‌باشد. بررسی‌ها نشان می‌دهد که بهترین راه کنترل ترافیک و به مفهوم دیگر به حداقل رساندن ضرر و زیان ناشی از آن، استفاده از عواملی است که گزارشات ترافیک را در بهینه ترین زمان ممکن انجام دهد. لذا در این پژوهش به منظور کنترل ترافیک، پس از مدل‌سازی ربات پرنده‌ی چهارپره توسط رابطه‌ی نیوتن- اویلر، یک مسیر سه بعدی بهینه‌ی مقید با استفاده از تکنیک ترتیب مستقیم طراحی شده است. به عبارت دیگر، ابتدا مسئله‌ی مطرح شده در این پژوهش به عنوان یک مسئلۀ کنترل بهینه فرموله شده است و سپس مسئله‌ی کنترل بهینه با استفاده از رویکرد ترتیب مستقیم که یکی از روشهای حل عددی مسائل کنترل بهینه است، کاملا گسسته شده و به یک مسئلۀ برنامه ریزی غیرخطی تبدیل گردیده است. در نهایت حل مسئله‌ی برنامه ریزی غیرخطی فوق الذکر از طریق حل کننده‌ ی SNOPT صورت گرفته است که برای حل از روش های گرادیانی نظیر SQP بهره می گیرد. لازم به ذکر است از آنجایی که هدف غایی طراحی مسیر در این پژوهش، کنترل ترافیک شهری می‌باشد، لذا قیدهای در حین مسیر تعریف شده در حل این مسئله از نوع قیدهای شهری هستند بدین صورت که هر ساختمان در مسیر پروازی با یک استوانه مدل شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می‌دهند که روش فوق الذکر، یک روش کارامد و موثر در طراحی سه بعدی مسیر بهینه‌ی پروازی می‌باشد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-11338-fa.pdf 2015-04-04 13 24 ربات پرنده چهارپره مسیر سه بعدی بهینه‌ی مقید رویکرد ترتیب مستقیم ترافیک شهری Three-Dimensional Constrained Optimal Motion Planning for a Six-Degree-of-Freedom Quadrotor Helicopter for Urban Traffic Purposes Traffic issue is an international challenge in the sophisticated countries in which over population is considered as an important factor in creating this problem. Studies show that the accidents’ report during the minimum time is the best way to control the traffics. For this purpose, this paper has been done in such a way that after modeling the flying robot using Newton-Euler equations, a three-dimensional constrained optimal trajectory has been generated through Direct Collocation Approach. In other words, the proposed problem in this paper is first formulated as an optimal control problem. Afterwards, the optimal control problem is discretized through Direct Collocation Technique, which is one of the numerical solving methods of the optimal control problems, and it is transformed into a Nonlinear Programing Problem (NLP). Eventually, the aforementioned nonlinear programming problem is solved via SNOPT which works based on the gradient algorithm like SQP. It should be noted that since the main objective of motion planning in this paper is controlling the urban traffic, the urban constrains are utilized during the trajectory optimization. In other words, all of the high-rise buildings located during the course are modeled by the various cylinders. The efficacy of the aforementioned method is demonstrated by extensive simulations, and in particular it is verified that this method is capable of producing a suitable solution for three-dimensional constrained optimal motion planning for a six-degree-of-freedom quadrotor helicopter for urban traffic purposes. http://mme.modares.ac.ir/article-1-11338-en.pdf 2015-04-04 13 24 Quadrotor Helicopter Three Dimensional Motion Planning Direct Collocation Approach Urban Traffic Abolfazl Lavaei Yanesi 1 Department of New sciences and Technologies, University Of Tehran, Tehran, Iran AUTHOR Mohamad Ali Amiri Atashgah 2 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE بکارگیری تئوری های تغییرشکل و نموی پلاستیسیته درتحلیل کمانش دینامیکی ورق مستطیلی الاستوپلاستیک امروزه در دسترس بودن، دوام، قابلیت اطمینان، وزن و قدرت تحمل بار، به‌عنوان مهم‌ترین عوامل در طراحی و مهندسی بهینه مسائل تحلیل ورق‌ها که در صنعت کاربرد گسترده‌ای دارند، محسوب می‌شوند.کمانش در محدوده‌ی الاستیک یا الاستوپلاستیک یکی از پدیده‌هایی است که ممکن است در بارگذاری محوری ورق مشاهده شود. در این مقاله تحلیل کمانش دینامیکی الاستوپلاستیک ورق مستطیلی نازک با شرایط مرزی مختلف تحت بار محوری نمایی با استفاده از روش گالرکین و به‌کارگیری توابع شکل مثلثاتی مورد تحلیل قرارگرفته است. به منظور استخراج روابط حاکم بر رفتار دینامیکی ورق از دو تئوری پلاستیسیته شامل تئوری تغییرشکل پلاستیسیته بر اساس معادلات ساختاری هنکی و تئوری نموی پلاستیسیته بر اساس معادلات ساختاری پرانتل-روس استفاده شده است. همچنین روابط تنش-کرنش رامبرگ – اسگود برای مدل کردن رفتار مادی پلاستیسیته ورق به‌کار گرفته شده است. تأثیر شرایط مرزی متقارن و غیرمتقارن، پارامترهای هندسی ورق، دامنه بار دینامیکی اعمالی و دو نوع تئوری مختلف پلاستیسیته بر پاسخ دینامیکی ورق شامل تاریخچه زمانی سرعت و جابجایی آن مورد تحلیل قرارگرفته است. بر اساس نتایج به‌دست‌آمده تئوری تغییرشکل پلاستیسیته تخمین پایین‌تری را نسبت به تئوری نموی ارائه می‌دهد. همچنین مقاومت در مقابل تغییرشکل ورق در تکیه‌گاه گیردار نسبت به تکیه‌گاه ساده بیشتر بوده به همین دلیل نقاط نزدیک به این نوع تکیه‌گاه دارای میدان سرعت و جابجایی کمتری نسبت به نقاط نزدیک تکیه‌گاه ساده می‌باشند. http://mme.modares.ac.ir/article-1-6864-fa.pdf 2015-03-09 25 33 کمانش الاستوپلاستیک دینامیکی باردینامیکی نمایی تئوری تغییرشکل پلاستیسیته تئوری نموی پلاستیسیته Applicatin of deformation and incremental theory of plasticity in the dynamic buckling of rectangular elastoplastic plate Nowadays, availability, durability, reliability, weight and strength, as the most important factors in optimum engineering design, are responsible for the widespread application of plates in the industry. Buckling in the elastic or elastoplastic regim is one of the phenomena that can be occurred in the axial compressive loading. Using Galerkin method on the basis of trigonometric shape functions, the elastoplastic dynamic buckling of a thin rectangular plate with different boundary conditions subjected to compression exponetiail pulse functions is investigated in this paper. Based on two theories of plasticity: deformation theory of plasticity (DT) with Hencky constitutive relations and incremental theory of plasticity (IT) with Prandtl-Reuss constitutive relations the equilibrium, stability and dynamic elastoplastic buckling equations are derived. Ramberg-Osgood stress-strain model is used to describe the elastoplastic material property of plate. The effects of symmetrical and asymmetrical boundary conditions, geometrical parameters of plate, force pulse amplitude, and type of plasticity theory on the velocity and deflection histories of plate are investigated. According to the dynamic response of plate the results obtained from DT are lower than those predicted through IT. The resistance against deformation for plate with clamped boundary condition is more than plate with simply supported boundary condition. Consequently, the adjacent points to clamped boundary condition have a lower velocity field than adjacent points to simply supported boundary condition. http://mme.modares.ac.ir/article-1-6864-en.pdf 2015-03-09 25 33 Elastoplastic Dynamic Buckling Exponential Dynamic loading Deformation Theory of Plasticity Incremental Thepry of Plasticity Habib Ramezannezhad Azarboni 1 PHD student AUTHOR Mansour Darvizeh 2 Professor AUTHOR Abolfazl Darvizeh 3 Professor of guilan university AUTHOR Reza Ansari 4 Associate Professor of guilan university AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE تحلیل انرژی استفاده از نمای دو پوسته دارای مواد تغییر فاز دهنده در یک ساختمان بلندمرتبه در شرایط اقلیمی تهران امروزه استفاده از نماهای دو پوسته به دلیل تأثیر قابل توجه بر کاهش مصرف انرژی ساختمانها مورد توجه بسیاری از مهندسان قرار گرفته است. تحقیقات پیشین نشان داده است که نماهای دو پوسته در فصل سرد عملکرد حرارتی مطلوبی دارد. این در حالی است که در فصل گرم سال، استفاده از نمای دو پوسته می‌تواند گاهی موجب افزایش بار ساختمان شود. بر این اساس در سالهای اخیر، ایده‌ استفاده از نماهای دو پوسته دارای مواد تغییر فاز دهنده به منظور کاهش مصرف انرژی در فصل گرم سال ارائه شده است. در تحقیق حاضر، با در نظر گرفتن یک ساختمان بلند مرتبه دارای نمای دو پوسته تغییر فاز دهنده در اقلیم تهران، به تحلیل عملکرد حرارتی نماهای دو پوسته تغییر فاز دهنده در طول سال پرداخته شده است. نتایج نشان داد که استفاده از نماهای دو پوسته معمولی، اگر چه در ماه‌های سرد حدود 20 درصد مصرف انرژی را کاهش می‌دهد؛ ولی می‌تواند موجب افزایش 6/4 درصدی بار سرمایشی در تابستان شود. این در حالی است که با استفاده از نماهای دو پوسته‌ با شیشه‌های تغییر فاز دهنده مصرف انرژی در ماه‌های سرد و گرم سال، به ترتیب حدود 40% و 26% کاهش خواهد یافت. http://mme.modares.ac.ir/article-1-449-fa.pdf 2015-03-09 34 40 نمای دو پوسته مواد تغییر فاز دهنده مصرف انرژی Energy analysis of using double skin facade with phase change materials in a high-rise building under climatic conditions of Tehran Nowadays, using the double skin facades has attracted the attention of many engineers because of its significant effects on the buildings’ energy consumption. The previous researches have shown that the double skin facades have an appropriate thermal performance in the cold season. However, using double skin façade may lead to increase the building’s energy demand in the warm season. Therefore, in the recent years, the idea of using double skin facades with phase change materials (PCM) has been proposed in order to decrease the summer energy consumption of buildings. In this study, a thermal performance analysis has been performed by considering a high-rise building with the phase change material double skin façade in Tehran climatic conditions. The results indicate that although using the ordinary double skin façades can decrease the building’s energy consumption up to 20% in cold months of the year; it can lead to increase the summer cooling load about 4.6%. However, by using double skin façades with the phase change material glazing, the building’s energy consumption in cold and warm seasons may decrease about 40% and 26%, respectively. http://mme.modares.ac.ir/article-1-449-en.pdf 2015-03-09 34 40 Double skin façade phase change materials energy consumption Seyed Alireza Zolfaghari 1 AUTHOR Mehran Saadati Nasab 2 AUTHOR Elahe Norozi Jajarm 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE شناسایی و دسته‌بندی نوع عیب توسط امواج هدایت‌شده فراصوت در ورق و لوله به کمک تبدیل موجک و الگوریتم طبقه‌بندی ماشین بردار پشتیبان در این پژوهش روشی عملی برای تشخیص و دسته‌بندی نوع عیوب در ورق و لوله توسط امواج هدایت‌شده فراصوت ارائه گردیده است. آزمون فراصوت مورد استفاده، روش ارسال-پژواک به وسیله موج لمب می‌باشد که نتایج آ-اسکن این آزمون‌ها مورد استفاده قرار گرفته است. آزمون‌ها بر روی ورق و لوله از جنس آلومینیوم همسانگرد 1050 تمپر 1416 با ضخامت 4/0میلی‌متر انجام شده است. عیوب مورد بررسی در این پژوهش دو نوع عیب شامل عیوب خوردگی و ترک است که از عیوب رایج در خطوط لوله و سازه‌های فلزی مانند بدنه خودرو، سازه‌های هوافضا و غیره می‌باشد. این پژوهش در سه بخش پیاده‌سازی گردیده است. بخش اول آزمون آزمایشگاهی، بخش دوم پردازش سیگنال و در بخش سوم استفاده از الگوریتم طبقه بند مناسب جهت دسته‌بندی سیگنال عیوب بوده است. در مرحله اول با استفاده از موج لمب آزمون‌های متعدد و مختلفی بر روی نمونه‌های استاندارد تهیه‌ شده با عیب مشخص انجام شد که در مراحل بعدی 206 سیگنال حاصل، پس از آن انجام پردازش‌های مناسب به الگوریتم طبقه‌بندی ماشین بردار پشتیبان جهت طبقه‌بندی ارائه گردید. نتایج حاصل از پژوهش پیش رو نشان‌دهنده کارایی الگوریتم پیشنهادی است به طوری که می‌توان با دقت حدود 99 درصد عیب خوردگی را از عیب ترک تمیز داد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-3906-fa.pdf 2015-02-21 41 48 آزمون فراصوت دسته بندی موج لمب تبدیل موجک ماشین بردار پشتیبان Ultrasonic Damage Classification in pipes and plates using Wavelet Transform and SVM In this paper, we proposed a practical method for classifying damages in pipes and plates using ultrasonic guided waves. The A-scan Pulse-Echo lamb wave ultrasonic tests used in this study. Tests accomplished on isotropic 1050 Aluminum with 0.4 mm thickness. Damages studied here were corrosion and crack which is common in pipe lines and steel structures like vehicles body or aerospace structures. This investigation is done in three steps. First step, experimental testing (making standard sample, lamb wave tests), second step, signal processing (window function, normalizing, wavelet function), third step, using the proper algorithm for classification. In first step, 206 ultrasonic lamb wave tests are measured on standard damaged samples (on pipe and plate) and the signals digitalized. After that, these signal processed and classified by classification algorithm. In this the classification algorithm is the support vector machine (SVM). In machine learning, support vector machines are supervised learning models with associated learning algorithms that analyze data and recognize patterns, used for classification and regression analysis. The results show that the corrosion damage can be distinguished from crack damages with 99% accuracy by proposed algorithm. http://mme.modares.ac.ir/article-1-3906-en.pdf 2015-02-21 41 48 Ultrasonic Classification Lamb wave Wavelet transform Support vector machine Hamidreza Ziaiefar 1 AUTHOR Milad Amiryan 2 AUTHOR Mojtaba Ghodsi 3 AUTHOR Farhang Honarvar 4 AUTHOR Yousef Hojjat 5 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE طراحی رؤیت گر و کنترل‌گر غیرخطی تحت شبکه برای سیستم کنترل وضعیت ماهواره مدار پایین زمین در این مقاله، فیلتر کالمن توسعه‌یافته و کنترل‌گر غیرخطی وابسته به مدل تحت شبکه با استفاده از اصل جداسازی برای زیرسیستم تعیین و کنترل وضعیت ماهواره مدار پایین زمین طراحی شده است. در این راستا، با توجه به روند توسعه ماهواره‌ها، معماری زیرسیستم تعیین و کنترل وضعیت برای کلاس وسیعی از ماهواره‌های مدار پایین زمین جهت پایدارسازی و حصول اهداف مأموریتی همچون تعیین وضعیت و نشانه‌روی دقیق پیشنهاد شده است. این معماری، بصورت سیستم کنترلی تحت شبکه جهت برقراری اتصال و ارتباط بین اجزاء کنترلی شامل حس‌گرها، عمل‌گرها و بورد پردازنده و همچنین به اشتراک گذاشتن داده با سایر زیرسیستمها در نظر گرفته شده است. سپس، با مدل‌‌سازی تمامی اجزاء سیستم و لحاظ نمودن اثرات ناشی از شبکه بصورت اغتشاش کراندار، سیستم کنترل برای جبران آنها طراحی شده است. بدین منظور، الگوریتهای تخمین و کنترل وضعیت شامل فیلتر کالمن توسعه‌یافته و کنترل‌گر غیرخطی وابسته به مدل بگونه‌ای طراحی شده‌اند تا ضمن دستیابی به عملکرد مطلوب سیستم، پایداری هر یک از آنها تضمین گردد. در ادامه، مدل غیرخطی دینامیک ماهواره بر حسب پارامترهای کواترنیون و سرعتهای زاویه‌ای ارائه شده و با بیان قضیه اصل جداسازی غیرخطی برای طراحی رؤیت‌گر و کنترل‌گر، شرایط همگرایی و پایداری نمایی براساس مدل خطی ماهواره استخراج شده است. اثبات قضیه نشان می‌دهد که سیستم حلقه بسته بطور پیوسته وضعیت ماهواره را در محدوده دقت تعیین شده حفظ می‌نماید. در نهایت، نتایج شبیه‌سازی حاصل از اعمال رؤیت‌گر و کنترل‌گر طراحی شده بر روی یک ماهواره فعال در مدار، کارآیی طراحی صورت گرفته را به خوبی نشان می‌دهد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-11213-fa.pdf 2015-04-04 49 59 زیرسیستم تعیین و کنترل وضعیت ماهواره فیلتر کالمن توسعه‌یافته کنترل‌گر غیرخطی وابسته به مدل اصل جداسازی سیستم کنترلی تحت شبکه مبتنی بر کَن Nonlinear Observer and Controller Design for Low Earth Orbit Satellite Attitude Control System over Network In this paper, an Extended Kalman Filter (EKF) and a model-dependent nonlinear controller over network using the separation principle for Low Earth Orbit (LEO) satellite Attitude Determination and Control Subsystem (ADCS) have been designed. In this context, according to the satellites development trend, ADCS architecture for a broad class of LEO satellites is proposed to stabilize and achieve mission objectives such as precision attitude determination and pointing. This architecture is a Networked Control System (NCS) used to establish connection and communication among control components including sensors, actuators and onboard processors, as well as to share data with other subsystems. Then, by modeling all components of the system, and considering the network effects as a bounded disturbance, the control system is designed to compensate of these effects. For this purpose, estimation and control algorithms including EKF and a model-dependent nonlinear controller is designed such that in addition to achieve desired system performance, the stability of each of them is guaranteed. Afterwards, the nonlinear dynamics model of the satellite in terms of quaternion parameters and angular velocities is presented, and by expression of the separation principle for nonlinear observer and controller design, their convergence and exponential stability conditions based on linearized model of satellite are derived. Proof of theorem shows that the closed-loop system continuously maintained satellite attitude in the specified accuracy range. Finally, simulation results obtained from applying the designed observer and controller on the active satellite in orbit demonstrates the efficiency of the proposed design. http://mme.modares.ac.ir/article-1-11213-en.pdf 2015-04-04 49 59 Satellite Attitude Determination and Control Subsystem Extended Kalman Filter Model Dependent Nonlinear Controller Separation Principle CAN-based networked control system Ali Badpa 1 Tarbiat Modares University AUTHOR Mohammad Taghi Hamidi Beheshti 2 Tarbiat Modares University AUTHOR Mahdi Sojoodi 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE طراحی و تحلیل آیرودینامیکی یک بال شکل‌پذیر به همراه عملگر آلیاژ حافظه‌دار هدف از انجام این تحقیق، طراحی و مدل‌سازی یک بال شکل‌پذیر است که بتواند عملکرد پروازی وسایل نقلیه هوایی را بهبود بخشد. چالش‌های بسیاری در خصوص توسعه‌ی این قبیل بال‌ها وجود دارد. یکی از این چالش‌ها، انتخاب و یا طراحی مکانیزم تحریک برای تغییر شکل بال است. ازآنجایی‌که این بال‌ها باید به‌اندازه‌ی کافی سبک باشند تا بتوانند در شرایط پروازی عملکرد خوبی از خود به نمایش بگذارند، لذا لازم است از مکانیزم‌های تحریک مناسبی در طراحی آن‌ها استفاده شود. از طرفی، مواد هوشمند و علی‌الخصوص آلیاژهای حافظه‌دار، به‌عنوان دسته‌ای از مواد هوشمند، برای این کاربرد بسیار مناسب می‌باشند. لذا در این پژوهش از این مواد برای مکانیزم تحریک بهره گرفته شده است. برای نیل به این هدف، یک مکانیزم جدید به‌منظور به‌کارگیری در بال شکل‌پذیر توسعه داده شده است. مکانیزم ارائه‌شده به‌منظور استفاده در بال طراحی و ساخته می‌شود. این مکانیزم قابلیت ایجاد دو حرکت گال و سوئیپ را به بال می‌دهد. هم‌چنین ملاحظات لازم در خصوص طراحی بال با استفاده از مکانیزم پیشنهادی ارائه گردیده است. تحلیل‌های سیالاتی نشان می‌دهند عملکرد بال تغییر شکل یافته نسبت به بال تغییر شکل نیافته در رژیم‌های پروازی خاصی بهبود می‌یابد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-425-fa.pdf 2015-04-04 60 70 بال شکل‌پذیر مواد هوشمند آلیاژ حافظه‌دار طراحی تحلیل آیرودینامیکی Design and Aerodynamic Analysis of a Morphing Wing with Shape Memory Alloy Actuator The scope of the current investigation incorporates the entire process involved in design and development of a Shape Memory Alloy (SMA) actuated wing intended to fulfill morphing missions. At the design step, a two Degree-of-Freedom (DOF) mechanism is designed that is appropriate for morphing wing applications. The mechanism is developed in such a way that it can undergo different two DOF, i.e. gull and sweep, so that the wing can have maneuvers that are more efficient. Smart materials commonly are selected as the actuators due to their suitable thermo-mechanical characteristics. Shape Memory Alloy (SMA) actuators are capable of providing more efficient mechanisms in comparison to the conventional actuators due to their large force/stroke generation, smaller size with high capabilities in limited spaces, and lower weight. As SMA wires have nonlinear hysteresis behavior, their modeling should be implemented in a meticulous way. In this work, after proposing a two DOF morphing wing, an aerodynamic analysis of the whole wing for unmorphed and morphed wings is presented. The results show that the performance of the morphed wing in special flight regimes is improved. http://mme.modares.ac.ir/article-1-425-en.pdf 2015-04-04 60 70 Morphing Wing Smart materials Shape memory alloy Design Aerodynamic Analysis Hamid Basaeri 1 Center of Advanced Systems and Technologies (CAST) School of Mechanical Engineering, College of Engineering, University of Tehran. AUTHOR Mohammad Reza Zakerzadeh 2 University of Tehran AUTHOR Aghil Yousefi Koma 3 Center of Advanced Systems and Technologies (CAST) School of Mechanical Engineering, College of Engineering, University of Tehran. AUTHOR Seyed Saeid Mohtasebi 4 Center of Advanced Systems and Technologies (CAST) School of Mechanical Engineering, College of Engineering, University of Tehran. AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE روش نوین طراحی اولیه سامانه‌ی تغذیه موتور سوخت مایع سرمازا با تکیه بر الگوریتم‌های بهینه‌سازی گرادیانی و تکاملی در این مقاله، با تدوین روشی نوین، طراحی اولیه اجزای سامانه‌ی تغذیه یک موتور سوخت مایع سرمازا با پیکره‌بندی مدارِ پنوموهیدرولیکی معین، انجام شده است. مدار موتور از نوع سیکل بسته و پیکره‌بندی سامانه‌ی تغذیه‌ی آن شامل یک توربوپمپ اصلی با توربین گازیِ‌ عکس‌العملی، یک بوسترپمپ مولفه‌ی سوخت با توربین هیدرولیکی و یک بوسترتوربوپمپ مولفه‌ی اکسیدکننده با توربین گازی ضربه‌ای است. روش ارائه شده مبتنی بر چهار ویژگی بهینه‌سازی سامانه‌ی تغذیه را انجام می‌دهد. این چهار ویژگی عبارتند از دست‌یابی به مشخصه‌ی مطلوب کاویتاسیونی در پمپ‌ها ـ به ویژه پمپ مولفه‌ی اکسیدکننده ـ بالانس توان پمپ‌ها و توربین‌ها، سازه‌ی روتور و همچنین برآورد جرم سامانه‌ی تغذیه. در نتیجه این فرایند، پارامترهای ورودی لازم برای طراحی اولیه ی هر جزء تعیین می شود. با حل اولیه معلوم می‌شود که بوسترپمپ‌ها، مرز کاویتاسیونی پمپ‌های اصلی را بهبود می‌دهند و بدین وسیله جرم آن‌ها را کم می‌کنند؛ اما خود جرم دیگری به سامانه‌ی تغذیه اضافه می‌نمایند. نقطه‌ی بهینه‌ی این مساله، با دو فرایند گرادیانی و تکاملی (ژنتیک) به دست آمده است و نتایج حاصل با داده‌های یک موتور واقعی با مدار مشابه، مقایسه شده‌اند. مقایسه نتایج طراحی با ورودی‌های مشابه موتور واقعی،‌ درستی روش ارائه شده را اثبات می‌کند و بهبود مشخصه‌های عملکردی سامانه‌ی تغذیه را نشان می‌دهد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-668-fa.pdf 2015-04-04 71 80 موتور سوخت مایع سامانه‌ی تغذیه توربوپمپ ‌ بوسترپمپ الگوریتم ژنتیک New Preliminary Design Method of Pump-Fed System in a Cryogenic LPRE Base on Gradient and Genetic Algorithms In this paper, a new method for preliminary design of feed system (FS) in a cryogenic liquid propellant rocket engine (LPRE) has been developed. The cycle type of LPRE is pump-fed system and staged combustion. Engine cycle consists of main turbopump with reactive gas turbine, a fuel booster pump with hydro turbine and an oxidizer booster pump with active gas turbine. This method based on four specifications, proper cavitation number in pumps especially in oxidizer component, power balance between pumps and turbines, strength of material in main rotor of turbopump and mass evaluation of FS determine the type of FS components and calculate initial requirements for preliminary design of each of them. Calculation shows that employing of booster pumps improve the cavitation characteristic of main pumps and consequently decrease FS mass, but causes added mass to fed-system. Optimum point could be achieved through using genetic algorithm, in which all involving parameters could be considered. Results of the method compared with the same engine scheme. Comparison of the results confirms the correctness of the method and enhancement of FS characteristic parameters. http://mme.modares.ac.ir/article-1-668-en.pdf 2015-04-04 71 80 Liquid Propellant Rocket Engine (LPRE) Feed System Turbopump Booster pump. Genetic Algorithm Mohamad Javad Montazeri 1 KN. Toosi University of Technology AUTHOR Reza Ebrahimi 2 KNToosi University of Technoilogy AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE بررسی تجربی تأثیر پتانسیل زتا بر پایدارسازی سوسپانسیون حاوی میکروذرات زیرکونیا با روش‌‌هاله نانوذرات بسیاری از فرآیندهای صنعتی در مراحل میانی تولید، محصول نهایی یا پسماند، شامل سوسپانسیون می‌باشند. ناپایداری سوسپانسیون‌ها مشکل عمده فرآیندهای حاوی سوسپانسیون می‌باشد. کار حاضر نتیجه یک تحقیق آزمایشگاهی است که به بررسی اثر هاله نانوذرات سیلیکا بر پایدارسازی سوسپانسیون میکروذرات زیرکونیا پرداخته است. تأثیر پتانسیل زتای میکروذرات و نانوذرات بر میزان عملکرد روش پایدارسازی با هاله نانوذرات تحت آزمایش قرار گرفته است. برای سنجش پایداری سوسپانسیون‌ها از آزمایش کدورت استفاده شده است. کدورت سوسپانسیون‌ میکروذرات، قبل و بعد از افزودن نانوذرات، در پی‌اچ‌های مختلف سنجیده شده است. نتایج آزمایش کدورت نشان می‌دهد که افزودن نانوذرات به سوسپانسیون حاوی میکروذرات، در تمام مقادیر پی‌اچ باعث افزایش پایداری می‌شود. این پایداری به تشکیل هاله نانوذرات به دور میکروذرات برمی‌گردد که توسط دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی مشاهده شده است. هاله نانوذرات باعث کاهش نیروی جاذبه واندروالس و افزایش بار الکترواستاتیک بین میکروذرات می‌شود. شدت پایدارسازی به دلیل تفاوت در بار الکترواستاتیکی ذرات در پی‌اچ‌های مختلف، متفاوت است. بیش‌ترین پایدارسازی هنگامی رخ می‌دهد که میکروذرات زیرکونیا در نقطه ایزوالکتریک قرار دارند. وقتی میکروذرات دارای بار کم هستند، چاه پتانسیلی اطراف آن‌ها عمیق‌تر است و نانوذرات بیشتری تشکیل هاله را می‌دهند. کمترین پایدارسازی نیز هنگامی رخ می‌دهد که میکروذرات دارای پتانسیل زتای زیاد باشند و نیروی بین میکروذرات و نانوذرات از نوع دافعه باشند. http://mme.modares.ac.ir/article-1-11453-fa.pdf 2015-04-04 81 88 سوسپانسیون میکروذرات هاله نانوذرات پایداری کدورت پتانسیل زتا Effect of zeta potential on the stabilization of zirconia microparticles suspension using nanoparticle halo mechanism In many industrial processes, in the middle stages of production, the final product or residuals contains aqueous suspensions. The instability of suspensions is one of the main challenges towards the mentioned processes. Present study is the result of an experimental investigation that analyzed the effect of Silica nanoparticles on the stabilization of Zirconia microsuspension. The effect of Zeta potentialof micro and nanoparticles on theperformance of the stabilization method by generation of nanoparticle halos were studied experimentally. The turbidity of microparticle suspension, was measured before and after addition of nanoparticles at different PH values. The results of experiments shows that for all PH values, the addition of nanoparticles increases the stability of the suspension.The achieved stability is due to the formation of nanoparticle halos that has been observed using a scanning electron microscope (SEM). Nanoparticle halos decreases the Wan der Waals attractive force and increases the electrostatic charge of microparticles and consequently increases the stability of the resultant suspension.The strength of the stability varies with PH values due to the difference in the electric charge. The maximum stability occurs at the isoelectric point of Zirconia microparticles. When microparticles have relatively low electric charge, the potential sink around them are deeper and thus more nanoparticles form halos. The minimum stabilization also occurs when the microparticles have relatively high electric charge that increases the repulsive force between micro and nanoparticles. http://mme.modares.ac.ir/article-1-11453-en.pdf 2015-04-04 81 88 Microparticle suspension Nanoparticle halo stability Turbidity Zeta potential Hadi Keramati 1 AUTHOR Mohammad Hassan Saidi 2 AUTHOR Mohammad Zabetian 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE توسعه روش شبکه بولتزمن-رویکرد حجم محدود بر مبنای ایده تابع دایروی در شبیه‌سازی جریان تراکم پذیر غیر لزج در دستگاه منحنی ‌الخط چکیده دراین مقاله روش شبکه بولتزمن-حجم محدود (FVLBM) برای شبیه سازی جریان تراکم پذیرغیرلزج یک ودوبعدی درشبکه منحنی‌الخط باسازمان ارائه و توسعه داده شده است. جهت شبیه‌سازی جریان تراکم‌پذیردرروش شبکه بولتزمن، ازروش جدیدتابع دایروی بجای بسط یاتصحیح تابع ماکسول به منظورمحاسبه توابع توزیع تعادلی استفاده وروش حجم محدود به همراه روشMUSCL مرتبه-3 در گسسته‌سازی عبارت جابجایی برای بهترشکارکردن ناپیوستگی‌ها یجریان اعمال شده است. همچنین باتوجه به اینکه گام زمانی در روش شبکه بولتزمن به شدت توسط زمان آرامش (عددنادسن) محدود می‌شود، دراین تحقیق با ارتقای عملکرد روش شبکه بولتزمن توسط یک روش ضمنی-صریح (IMEX) رانگ-کوتای مرتبه-3 برای گسسته‌سازی عبارت زمانی معادله بولتزمن-BGK، دسترسی بهگام زمانی بزرگترمیسرو هزینه محاسباتی کاهش یافته است .بنابراین از روش ارائه شده در این پژوهش، می‌توان در شبیه‌سازی بسیاری از مسائل واقعی مهندسی در حوزه آیرودینامیک به خوبی بهره برد. جهت بررسی عملکردروش ارائه شده چندین مسئله محک دینامیک گاز به همراه چندمسئله کاربردی مهندسی در دستگاه منحنی‌الخط شبیه‌سازی شده ‌است. نتایج عددی باداده‌‌های تجربی وحل عددی حجم محدود معادلات اویلرمقایسه ودقت مناسب حاصل شده است. این مقایسه نشان می دهد که تطابق خوبی بین نتایج حاصل از این روش و نتایج مراجع مربوطه می باشد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-11950-fa.pdf 2015-04-04 89 100 "روش شبکه بولتزمن"- "حجم محدود "جریان تراکم پذیر" " روش"MUSCL " " موج ضربه‌ای" "شبکه منحنی الخط" Development of Finite Volume-Lattice Boltzmann Method Based on Circular Function idea in Simulation of Inviscid Compressible Flow in Curvilinear Grid System Abstract In this research, a finite volume-Lattice Boltzmann Method (FVLBM) for simulation of inviscid compressible flows in 1-D and 2-D structured curvilinear coordinate system is presented. In this simulation, LBM, with new method of Circular Function idea instead of expansion or correction of Maxwelian function was implemented for evaluation of equilibrium distribution functions, moreover, in order to capture discontinuities in the flow field, 3rd order MUSCL scheme was implemented for approximation of convective term. Since in lattice Boltzmann method time step is extremely limited by relaxation time (Knudsen number), we improved performance of FVLBM with a third-order IMEX Rung-Kutta scheme for temporal discretization of BGK-model for archiving greater time step and lower CPU time. Consequently, the present work can be used widely for simulation of actual engineering problems in aerodynamics. Various gas dynamics benchmark problems and applied engineering unsteady problems in curvilinear coordinate grid is solved for validation. The numerical results of the presented method are compared with experimental dates and the results of FVM Euler solutions; there is good agreement between the results of the present method and those of the references. http://mme.modares.ac.ir/article-1-11950-en.pdf 2015-04-04 89 100 "Finite Volume-Lattice Bloltzmann Method" "Inviscid Compressible Flow" "MUSCL scheme" "Shock Wave" "Curvilinear Grid System" Hamed Jalali 1 K.N.Toosi University of Technology AUTHOR Masoud Mirzaei 2 AUTHOR Saber Khoei 3 K.N.Toosi University of Technology AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE بررسی ارتعاشات آزاد نانوتیر اویلر-برنولی ویسکوالاستیک کسری ریاضیات با مرتبه کسری شاخه‌ای از ریاضیات می‌باشد که در دهه‌های اخیر مورد توجه فراوان دانشمندان علوم مختلف از جمله مهندسی قرار گرفته است. از جمله کاربردهای این شاخه در مهندسی می‌توان به مدلسازی مواد ویسکوالاستیک توسط مشتقات با مرتبه کسری اشاره کرد. در این مقاله سعی شده است با وارد کردن ریاضیات کسری تحت عنوان معادله سازگاری مواد ویسکوالاستیک، در تئوری غیرموضعی، یک نانوتیر اویلر-برنولی ویسکوالاستیک با شرایط مرزی مختلف در دو انتها مدل شود. برای حل معادلات استخراج شده، مشخصات مواد مربوط به یک نانولوله کربنی در نظر گرفته شده است. با دو روش کاملا عددی و عددی- تحلیلی، پاسخ‌های زمانی مربوط به سیستم بدست آمده است. روش اصلی به‌کارگرفته شده یک روش کاملا عددی می‌باشد و در آن از ماتریس‌های اپراتور مشتق‌گیر، برای گسسته‌سازی معادلات در حوزه مکان و زمان استفاده شده است. روش دوم برای اعتبارسنجی نتایج بدست‌آمده از روش قبل ارائه شده است، در این روش با استفاده از رهیافت گلرکین معادله مربوط به سیستم به یک معادله دیفرانسیل معمولی در حوزه زمان تبدیل شده است، سپس معادله حاصل با یک روش عددی انتگرال‌گیری مستقیم حل شده است. در انتها در یک بررسی موردی، تأثیر پارامترهای مختلف از جمله مرتبه کسری لحاظ شده، ضریب ویسکوالاستیسیته و ضریب تئوری غیرموضعی بر پاسخ‌های زمانی تیر اویلر-برنولی تحت شرایط مرزی مختلف مطالعه شده است. http://mme.modares.ac.ir/article-1-10991-fa.pdf 2015-04-04 101 107 ویسکوالاستیسیته ریاضیات کسری تئوری غیرموضعی نانوتیر اویلر-برنولی Free vibration analysis of fractional viscoelastic Euler-Bernoulli nano-beam Fractional calculus is a branch of mathematics which in recent decades has been of great interest to scientists in various disciplines, including engineering. One of the applications of this branch in engineering, is in modeling the viscoelastic materials using fractional differentiation. In this article, by inserting fractional calculus as a viscoelastic material compatibility equations in nonlocal beam theory, a viscoelastic Euler-Bernoulli nano-beam with different boundary conditions at two ends, has been modeled. Material properties of a carbon nanotube is considered and two methods, pure numerical and numerical-analytical have been used for solving obtained equations in time domain. Main method is completely numerical and operator matrices used in it to discrete equations in time and spatial domain. Second method is introduced for validation of pervious method’s answers. In this method equation of system reduced to an ordinary differential equation using Galerkin and obtained equation solved using a numerical direct integrator method. Finally, in a case study, the effects of fractional order, viscoelasticity coefficient and nanlocal theory coefficient on the time response of the viscoelastic Euler-Bernoulli nano-beam with different boundary conditions have been studied. http://mme.modares.ac.ir/article-1-10991-en.pdf 2015-04-04 101 107 Viscoelasticity Fractional Calculus Nonlocal theory Euler-Bernoulli nanobeam Mohammad Faraji Oskouie 1 AUTHOR Reza Ansari Khalkhali 2 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE مطالعه تجربی جذب آب و خواص سایشی نانو کامپوزیت های PA6/CaCO3 در این مقاله، تاثیر نانو ذرات کربنات کلسیم بر جذب آب و خواص سایشی پلی آمید مورد مطالعه قرار می گیرد. بدین منظور ابتدا نانو کامپوزیت هایی بر پایه ی پلی آمید 6، حاوی نانو ذرات کربنات کلسیم (1 تا 5 قسمت وزنی) و PA-g-MAH به عنوان سازگارکننده (1 قسمت وزنی) به روش اکسترودر دو پیچه و قالب گیری تزریقی تولید می شوند. آزمون سایش برای هر یک از نمونه ها تحت شرایط یکسان انجام می گیرد. سپس شکل شناسی نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی می شود. حضور نانو ذرات کربنات کلسیم، همراه با سازگارکننده، منجر به افزایش مقاومت سایش نمونه ها و کاهش جذب آب آنها می گردد. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که کمترین مقدار سایش در نمونه ی کامپوزیت حاوی 1 قسمت وزنی نانو ذرات کربنات کلسیم همراه با سازگارکننده رخ می دهد، و مقدار سایش این نمونه حدود 4 برابر کمتر از نمونه ی پلی آمیدی خالص می اشد. علاوه بر این حضور نانو ذرات کربنات کلسیم همراه با سازگارکننده، منجر به کاهش حدود 32 درصدی میزان جذب آب در نانو کامپوزیت نسبت به پلی آمید خالص می گردد. همچنین تأثیر سازگارکننده در پخش یکنواخت نانو ذرات در زمینه ی پلیمری و نتیجه ی آن بر روی خواص سایشی حائز اهمیت می باشد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-2861-fa.pdf 2015-04-04 108 114 نانو کامپوزیت پلی آمید 6 نانو ذرات کربنات کلسیم جذب آب خواص سایشی Experimental Study on the Water Absorption and Tribological Properties of PA6/CaCO3 Nanocomposites In this paper, we investigate the effect of nano-CaCO3 on water absorption and tribological properties of polyamide-6. To this end, nanocomposites based on polyamide-6 blend, containing 1 to 5 phr of nano-CaCO3, and 1 phr of maleated polyamide (PA-g-MAH) as compatibilizer, are prepared via melt compounding followed by injection molding. The wear testing of each of the prototypes is carried out under identical conditions. Then, the morphology is studied using scanning electron microscopy. The addition of nano-CaCO3 particles with compatibilizer increases the wear resistance and reduces the water absorption. The results of experiments indicate that minimum wear rate is achieved by adding 1 phr of nano-CaCO3 with compatibilizer which is nearly 4 times less than pure PA6. Furthermore, the presence of nano-CaCO3 together with PA-g-MAH lowers the amount of water absorption as high as 32% wt in compare to pure PA6. In addition to these, this fact is also emerged that effect of compatibilizer is prominent on uniform distribution of the nano-CaCO3 particles among polyamide matrix that it leads to improve the tribological properties of the nanocomposite prototypes in the wear test. http://mme.modares.ac.ir/article-1-2861-en.pdf 2015-04-04 108 114 Nanocomposite PA6 Nano-CaCO3 Particles Water Absorption Tribological Properties Ali Nozad Bonab 1 AUTHOR Rasool Mohsenzadeh 2 AUTHOR Mohammad-Reza Sayyed Noorani 3 Assistant Professor of Mechatronic Engineering Department, University of Tabriz AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE بررسی اثر پیش‌بار بر رفتار دینامیکی خطی و غیرخطی یاتاقان ژورنال غیرمُدور دو لُب با روانکار میکروپلار در پژوهش حاضر تأثیر میزان پیش‌بار بر پایداری دینامیکی یاتاقان‌ ژورنال هیدرودینامیکی غیرمدور دو لُب تحت روانکاری میکروپلار بر پایه مدل‌های تحلیلی دینامیکی خطی و غیرخطی با استفاده از روش حل عددی اجزاء محدود ارزیابی شده‌است. به این منظور معادله رینولدز حاکم بر روانکاری هیدرودینامیکی یاتاقان ژورنال با سیال تراکم‌ناپذیر با فرض صُلبیت روتور و بکارگیری تئوری سیال میکروپلار اصلاح گردیده‌است. در ادامه مدل دینامیکی خطی با فرض حرکت اغتشاشی هارمونیک مشخص و مدل دینامیکی غیرخطی با تعقیب گام به گام مسیر حرکت روتور در طول زمان با کمک روش رانگ-کوتای مرتبه چهار جهت بررسی وضعیت پایداری یاتاقان مورد استفاده قرار گرفته‌اند. در نهایت پارامتر‌های جرم بحرانی و نسبت فرکانس چرخش گردابی روتور به عنوان مشخصه‌های پایداری یاتاقان به ازای مقادیر مختلف پیش بار توسط هر دو مدل تحلیل دینامیکی توسط روش اجزاء محدود استخراج و با یکدیگر مقایسه شده‌اند. نتایج گویای بهبود پایداری دینامیکی یاتاقان‌های ژورنال دو لُب در قالب ارتقاء پارامتر جرم بحرانی و اُفت فرکانس چرخش گردابی توام با افزایش میزان غیرمدوری یاتاقان هستند. مقایسه دو مدل‌ ارائه شده بیانگر نتایج محتاطانه‌تر تحلیل دینامیکی خطی نسبت به نوع غیرخطی در حالت‌های گوناگون بررسی می‌باشد. همچنین نتایج تحلیل دینامیکی غیرخطی یاتاقان از رخداد رفتارهای نوسانی بازگشتی به نقطه تعادل استاتیکی، پریودیکی با دامنه محدود و اغتشاشات واگرای منجر به برخورد روتور و پوسته یاتاقان با افزایش میزان پیش‌بار حکایت دارند. http://mme.modares.ac.ir/article-1-1901-fa.pdf 2015-04-04 115 126 یاتاقان ژورنال غیرمدور دو لُب پیش بار تحلیل دینامیکی خطی و غیرخطی جرم بحرانی فرکانس چرخش گردابی Investigation of Preload Effects on the Linear and Nonlinear Dynamic Analysis of Noncircular Two Lobe Journal Bearing with Micropolar Lubricant In this work, using finite element method (FEM) the effects of preload factor on the dynamic stability of noncircular two lobe hydrodynamic micropolar lubricated journal bearing based on the linear and nonlinear analytical dynamic models are presented. Assuming that the rotor is solid, the governing Reynolds equations for incompressible lubrication of journal bearing have been modified using micropolar theory. Later, the linear and nonlinear dynamic models, including a certain harmonic disturbances and time dependent trajectory of rotor center are applied to obtain the stability performance of bearing. The 4th order Rung-Kutta method has been used to solve the time dependent equations of rotor motion. Finally, the numerical results for the critical mass parameter and whirl frequency ratio of rotor as the stability characteristics of bearing are evaluated for different values of preload factor and compared together. Results show that the stability performance of two lobe bearing enhances by increasing the amount of bearing noncircularity in terms of the critical mass parameter increase and decrease of the whirl frequency ratio. Also, by comparing two dynamic analysis methods, it is obvious that the results of linear dynamic model are more cautious in different investigated cases. The results of nonlinear dynamic analysis reveal that by increasing the value of preload factor the dynamic response of rotor center involves return to steady state equilibrium position, limit cycle periodic motions and contact between rotor and bearing's shell. http://mme.modares.ac.ir/article-1-1901-en.pdf 2015-04-04 115 126 Noncircular two lobe journal bearing preload linear and nonlinear dynamic analysis critical mass parameter whirl frequency ratio Asghar Dashti Rahmatabadi 1 Associate Professor- Yazd University AUTHOR Mahdi Zaree Mehrjardi 2 AUTHOR Reza Rashidi Meybodi 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE توسعه یک روش بدون شبکه مرتبه بالا ضمنی برای جریان‌های تراکم‌پذیر غیرلزج در این مقاله معادلات مرتبه بالاتری برای یک روش بدون شبکه توسعه داده شده است. در دهه اخیر روش بدون شبکه که از توزیع نقاط استفاده می‌کند، در دینامیک سیالات محاسباتی مورد توجه قرار گرفته است. در روش بدون شبکه، معمولا حداقل مربعات سری تیلور مرتبه اول در تخمین مشتقات مکانی در هر گره استفاده می‌شود. در این مقاله با ارایه معادلات مرتبه بالاتر و تعمیم آن برای یک روش بدون شبکه اختلاف مرکزی، افزایش دقت و عملکرد این روش در حل معادلات غیرلزج تراکم‌پذیر بررسی شده است. معادلات اویلر در حالت دوبعدی و با استفاده از اتلافات عددی مرتبه دو و چهار که سبب ایجاد یک روش سریع در روش بدون شبکه می‌شود، حل شده‌اند. در گسسته‌سازی زمانی از روش‌های صریح و ضمنی دو زمانه استفاده شده است. به منظور کاهش محاسبات، تکنیک‌های گام زمانی موضعی و هموارسازی باقیمانده‌ها برای افزایش سرعت همگرایی به‌کار گرفته شده‌اند. توانایی و دقت این روش با روش حجم محدود و داده‌های تجربی در جریان‌های گذرصوتی و مافوق‌صوت مقایسه شده است. نتایج نشان می‌دهد که با استفاده از دقت مرتبه دوم نتایج در جریان‌های گذرصوتی و مافوق‌صوت در شبکه با تعداد نقاط کمتر، دارای دقت بسیار بالاتری نسبت به حل مرتبه اول است. http://mme.modares.ac.ir/article-1-190-fa.pdf 2015-04-04 127 136 روش بدون شبکه مرتبه بالا روش ضمنی جریان تراکم‌پذیر معادلات اویلر Development of an implicit high order gridless method for inviscid compressible flows In this paper, an implicit high order discretization has been developed for gridless method. In recent decade, gridless method using a distribution of points has become an important research topic in computational fluid dynamics. Gridless method usually uses the first order Taylor series for discretization of the space derivatives at any points. This paper presents an extension of high order for a central difference gridless method and investigates the results accuracy and performance of this method for solving inviscid compressible flows. Euler equations have been solved in two dimensional using second and fourth order artificial dissipation terms. These terms make a fast gridless method. The method of discretization in time, Explicit and dual-time implicit time discretization are used. In order to reduce the computational cost, local time stepping and residual smoothing techniques are utilized to speed up convergence. The capabilities and accuracy of the method are compared with finite volume method and experimental data for airfoils in transonic and supersonic flows. Results show that the second order accuracy solutions with fewer point distributions indicate higher accuracy when compared to the first order accuracy solutions in transonic and supersonic flows. http://mme.modares.ac.ir/article-1-190-en.pdf 2015-04-04 127 136 Gridless Method High Order Implicit Method Compressible flow Euler Equations Mahdi Hashemabadi 1 PhD Student/Malek Ashtar University of Technology AUTHOR Mostafa Hadidoolabi 2 Assistant Professor/Malek Ashtar University of Technology AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE بررسی سیستم سرمایش ترکیبی کانال زیرزمینی هوا و خنک کننده تبخیری مستقیم و ارزیابی عملکرد آن در مقاله حاضر به معرفی و پیشنهاد سیستم ترکیبی کانال زیرزمینی هوا و خنک کننده تبخیری مستقیم برای تأمین بار سرمایشی منازل در فصل گرما و ارزیابی عملکرد این سیستم برای اقلیم شهر تهران پرداخته شده است.این ارزیابی برای شهر تهران که دارای اقلیم آب و هوایی گرم وخشک است و در گرترین روز سال،انجام گردیده است. ابتدا به مدلسازی ریاضی اجزای سیستم ترکیبی موجود در این مقاله پرداخته شده است و سپس به کمک مدلسازیهای ریاضی به محاسبه توزیع دمای خروجی هوا از هریک از اجزای سیستم ترکیبی پیشنهادی پرداخته شد. نتایج حاکی از کاهش حدود10درجه ای دمای هوا در کانال زیرزمینی و کاهش 6 درجه ای دمای هوا در خنک کننده تبخیری مستقیم دارد. با توجه به دماهای بدست آمده از این سیستم ترکیبی و همچنین با توجه به ناحیه آسایش حرارتی،مشخص گردید که این سیستم قادر است تا آسایش حرارتی را برای ساکنین در گرمترین روز سال در شهر تهران تأمین کند. در ادامه با محاسبه راندمان سیستم ترکیبی مورد بررسی در این مقاله،مشاهده شد که راندمان این سیستم بالای1 است که نشان از کارآیی بالای این سیستم دارد.در نهایت با مقایسه راندمان سیستم ترکیبی حاضر و خنک کننده تبخیری مستقیم مشاهده شد که راندمان آن تا 45درصد بیشتر از آن است.همچنین راندمان این سیستم ترکیبی بسیار بالاتر از سیستمهای رایج مکانیکی موجود بوده و با توجه به غیرفعال بودن این سیستم،با محیط زیست نیز سازگار است. بنابراین با توجه به مطالب یاد شده این سیستم سرمایش ترکیبی میتواند جایگزین مناسبی برای سیستمهای تهویه مطبوع متداول باشد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-4702-fa.pdf 2015-04-04 137 144 کانال زیرزمینی هوا ارزیابی عملکرد خنک کننده تبخیری مستقیم سرمایش غیرفعال آسایش حرارتی Investigation and performance analysis of a hybrid cooling system of air underground channel and direct evaporative cooler In the present paper, cooling performance of a hybrid system of air underground channel and direct evaporative cooler to provide cooling load for residential spaces was investigated in summer and its performance evaluation was studied for Tehran,Iran. The study was performed in hottest day of the year in Tehran which has hot and dry condition. At first, mathematical modeling of the hybrid system components was developed then by using the mathematical modeling, outlet air temperature distribution of any component of the proposed hybrid system was calculated. The obtained results imply that air temperature drops about 10°C in underground air channel and 6°C in direct evaporative cooler. andAccording to the obtained temperatures and thermal comfort zone, it was found that the hybrid system is capable in the hottest days of the year to provide thermal comfort for the residental occupants in Tehran. Then, by calculation of the system efficiency, it was found that the efficiency is more than 1 which indicate high performance of the hybrid system. Eventually by comparison between efficiency of the hybrid system and direct evaporative cooler it was found that efficiency of the hybrid system is 45 percent more than direct evaporative cooler. Also the system efficiency is higher than conventional mechanical systems efficiency and it is eco-friendly because of the system is passive. Thus according to present work, the proposed hybrid cooling system could be a suitable alternative for conventional HVAC systems. http://mme.modares.ac.ir/article-1-4702-en.pdf 2015-04-04 137 144 Air underground channel Performance Evaluation Direct evaporative cooler Passive cooling Thermal Comfort Mehdi Maerefat 1 AUTHOR Sadegh Ahmadi 2 AUTHOR Amin Haghighi Poshtiri 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE مطالعه بر هم‌کنش سیال و سازه به منظور بررسی اثرات جنس و ضخامت اجزای پره‌ی توربین بادی محور افقی سایز کوچک بر تغییر شکل پره انرژی بادی در سال‌های اخیر در بین منابع تجدیدپذیر انرژی رشد قابل توجهی داشته است. با بزرگ شدن روز افزون توربین‌های بادی و افزایش ظرفیت آن‌ها، مساله‌ی برهم‌کنش سازه و سیال به موضوع مهمی در طراحی آنها بدل خواهد شد. در این پژوهش ابتدا اثرات سرعت باد و جنس اجزای سازنده‌ی پره بر میزان تغییر شکل استاتیک پره‌ی یک توربین بادی محور افقی سایز کوچک با استفاده از شبیه‌سازی عددی بررسی شده است. مقدار پارامترهای گشتاور شفت و گشتاور فِلپ پایه‌ی پره حاصل از شبیه‌سازی عددی تطابق خوبی را با مقادیر تجربی نشان می‌دهد. نتایج این پژوهش از افزایش جابجایی نوک پره با افزایش سرعت باد حکایت دارد؛ با این حال شیب این افزایش در ناحیه‌ی با سرعت باد 10 تا 15 متر بر ثانیه به علت وقوع پدیده‌ی جدایش در پره‌ی توربین، کاهش خواهد داشت. در ادامه اثر جنس مواد اجزای مختلف پره‌ی توربین بر تغییر شکل بررسی و ساختارهای با کمترین تغییر شکل تعیین شده‌اند. ضخامت اجزای مختلف پره‌ی توربین بادی با پوسته‌ی از جنس اپوکسی‌گلاس و اسپار و ریشه از جنس فیبرکربن با توجه به معیار شکست بیشینه کرنش به دست آمده است. ضخامت نهایی پوسته برابر 2.1 میلی‌متر، ضخامت اسپار برابر 2.8 میلی‌متر و ضخامت ناحیه‌ی ریشه برابر 10 میلی‌متر محاسبه شده است. http://mme.modares.ac.ir/article-1-5108-fa.pdf 2015-04-04 145 152 توربین بادی محور افقی آیرودینامیک برهم‌کنش سازه و سیال شبیه‌سازی عددی FSI Simulation of a Small Size Horizontal Axis Wind Turbine to investigate The Effects of Blade Thickness and Material on Blade Deformation In the recent years, wind energy had a faster growth compared with the other renewable energies. The interaction between fluid and structure becomes more important as the wind turbine size and its power production capacity increases. In the present research, the effect of wind speed and blade materials on static deformation of a small size horizontal axis wind turbine blade has investigated. The shaft torque and root flap bending moment values obtained from simulation are in a good agreement with experimental data. Results demonstrated that the deformation of the blade increases as the wind speed grows although the increase rate has declined in the mean wind speed range because of the occurrence of separation phenomenon on the blade surface. The effect of blade components materials on blade deformation was investigated and the least deformed configurations were introduced. The thickness of the designated blade components has been investigated by means of the maximum strain theory. The final thickness of the skin, spur and root was estimated by 2.1 mm, 2.8 mm and 10 mm respectively which are 30% less than the primary one. http://mme.modares.ac.ir/article-1-5108-en.pdf 2015-04-04 145 152 Horizontal axis wind turbine Aerodynamics Fluid Structure Interaction Numerical simulation Mohammad Hossein Giahi 1 AUTHOR Ali Jafarian Dehkordi 2 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE پیش‌بینی شکست استخوان ران با استفاده از روش اجزا محدود خطی از طریق تصاویر برش‌نگاری کمی رایانه‌ای (QCT) روش اجزا محدود مبنی بر برش نگاری کمی رایانه، یک روش تثبیت شده برای بدست آوردن رفتار مکانیکی ساختار استخوانی می‌باشد. هدف ما در این پژوهش، استخراج روابطی خطی به منظور پیش بینی سریع و قابل اطمینان مقدار بار بحرانی شروع شکست استخوان ران می‌باشد. بدین منظور، از ده نمونه استخوان ران تازه‌ی منجمد انسان در هشت جهت بارگذاری تست آزمایشگاهی گرفته شده است. مدل اجزا محدود این استخوان‌ها با استفاده از داده‌های برش نگاری کمی رایانه ای و اختصاص خواص مکانیکی مبنی بر چگالی معدنی استخوان به صورت نقطه‌ای ساخته شده و به وسیله‌ی حل خطی اجزا محدود تحلیل شده‌ است. از معیار فاکتور خطر که بر اساس نسبت چگالی انرژی کرنشی المان به مقدار انرژی کرنشی تسلیم آن تعریف می‌شود، برای بدست آوردن روابط خطی به منظور پیش بینی بار شکست استخوان ران استفاده شده است. در نهایت هشت رابطه‌ی خطی برای هشت مقدار بار اعمالی در تحلیل خطی اجزا محدود، بدست آمده است. با استفاه از این روابط ارائه شده، نیروی شکست استخوان ران در جهت‌های مختلف بارگذاری به طور سریع قابل پیش بینی است. مقدار بار شکست محاسبه شده با استفاده از روابط بدست آمده تطابق خوبی با نتایج تست‌های تجربی داشته است. ( میانگین شیب 8903/0 و میانگین هم‌بستگی 8668/0 برای هشت مقدار بار اعمالی متفاوت ) http://mme.modares.ac.ir/article-1-954-fa.pdf 2015-04-04 153 158 آنالیز اجزا محدود استخوان ران برش نگاری کمی رایانه ای نیروی شکست Failure Prediction of Proximal Femur using quantitative computed tomography based finite element method Quantitative computed tomography (QCT) -based finite element analysis is a commonly accepted approach for prediction of mechanical behavior of bones. The objective of this research is to suggest linear criterion in order to accelerate and increase the precision of predicting of failure load in femoral bone. Accordingly, ten fresh frozen femora were QCT scanned and performed to use in this study. The specimens were loaded under eight different orientations. Finite element model for these samples were generated from QCT images, and related mechanical properties were calculated for each single voxel based on the value of density. In addition, the models were analyzed by linear finite element method. Risk factor that defines as the strain energy density divided to yield strain energy for each element was used for calculations of failure load. These values were sorted for particular loads in finite element model, and the correlations between experimental and numerical results were compared. Finally, eight linear criterions for eight different load conditions were presented which shows magnificent correlation between empirical results (average slope: 0.8903 and average R2: 0.8668). These correlations make it possible to accelerate the prediction of femoral fracture load in various orientations. This research shows a robust and fast method for prediction of failure in bones that can be used for multiple loads and orientations. http://mme.modares.ac.ir/article-1-954-en.pdf 2015-04-04 153 158 Finite element analysis Femoral bone Quantitative computed tomography Fracture load Pegah Amiri Motlagh 1 Student, Tarbiat Modares University AUTHOR Majid Mirzaei 2 AUTHOR Vahid Naeini 3 Student, Tarbiat Modares University AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE شبیه‌سازی کوپل شکل‌دهی الکترومغناطیسی لوله توسط نرم‌افزارهای ANSYS و LS-DYNA و مقایسه با نتایج تجربی شکل‌دهی الکترومغناطیس یکی از روش‌های شکل‌دهی ورق‌های فلزی با سرعت بالا است که از نیروی الکترومغناطیس به عنوان عامل فرم‌دهی استفاده می‌شود. در این مقاله، تحلیل گذرای کوپل الکترومغناطیس و سپس تحلیل سازه‌ای این فرآیند شکل‌دهی سریع به صورت شبیه‌سازی انجام می‌شود. در این تحلیل مدل ماده مورد استفاده وابسته به نرخ کرنش فرض می‌شود. در این متد شبیه‌سازی، کل زمان فرایند شکل‌دهی سریع به چند مرحله تقسیم می‌شود. در ابتدای مرحله اول ولتاژ و مشخصات هندسی، فیزیکی و مکانیکی قطعه‌کار، سیم-پیچ و قالب به نرم‌افزار ANSYS داده می‌شود و پارامترهای مغناطیسی پروسه مانند چگالی میدان مغناطیسی و جریان لحظه‌ای و همچنین نیروهای الکترومغناطیس از برنامه انسیس استخراج شده و با اعمال آنها به قطعه‌کار در نرم‌افزار LS-DYNA تحلیل سازه‌ای فرایند انجام می‌شود و شکل قطعه‌کار در این مرحله بدست می‌آید. در مرحله دوم با استخراج تغییر‌شکل لوله از بخش سازه‌ای مرحله اول، به بخش الکترومغناطیس فرایند در نرم‌افزار انسیس انتقال داده می‌شود. در این مرحله نیز پس از محاسبه نیروها در انسیس ، به بخش سازه‌ای فرایند در نرم‌افزار داینا منتقل می‌شود. این تعامل بین دو نرم‌افزار چندین مرتبه ادامه پیدا کرده تا کل زمان فرایند به اتمام رسیده و شکل نهایی لوله بدست آید. سپس نتایج جابه‌جایی بدست آمده از شبیه‌سازی با نتایج آزمون تجربی مطابقت داده شد که تطابق منطقی داشت. بنابراین صحت این روش تحلیل تایید گردید. نتایج شبیه‌سازی و تجربی این شکل‌دهی نشان می دهد که با افزایش انرژی خازن، جریان بیشینه و نیروی الکترومغناطیس افزایش یافته و نتیجتا مقدار جابه‌جایی ورق نیز افزایش می‌یابد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-10063-fa.pdf 2015-04-04 159 164 شکل‌دهی سرعت بالا شبیه‌سازی کوپل شکل‌دهی الکترومغناطیسی مدل ماده جانسون-کوک Tube electromagnetic forming coupled simulation with ANSYS and LS-DYNA and comparison with experimental results Electro Magnetic Forming (EMF) is one of the methods for forming the metal plates with high speed; electromagnet force is used as a forming agent in this process. In this thesis, it simulates transient analysis of electromagnetic coil and structure analysis of high speed forming process. Whole of the high speed forming process time is divided in several processes. At the beginning of the first stage the voltage and the geometric, physical and mechanical specifications of the workpiece and coil and the mold are entered to the ANSYS software and the magnetic parameters of the process such as magnetic field density and the simulation current is extracted. Also in this stage magnetic force is obtained in Ansys software and by applying them in workpiece in LS-DYNA software, agent analysis of the process and shape of piece is obtained. In the second stage the pipe deformation obtained in the first stage is transported to the electromagnetic section of process in Ansys software. Also in this process, after forces computation in Ansys, the results sent to the agent section in Ls-Dyna software. This interaction between these two software is repeated several times until whole the process time is finished and final shape of pipe is obtained. The results of simulation are compared whit experimental test results. so The accuracy of this method was confirmed. The simulation and experimental results indicate that with increasing the capacitor energy, the peak current and electromagnet force are increased and finally displacement of pieces also increases. http://mme.modares.ac.ir/article-1-10063-en.pdf 2015-04-04 159 164 High Speed forming Coupled simulation of electromagnetic forming Johnson-Cook material model Mojtaba Kashani 1 AUTHOR Ramin Khamedi 2 AUTHOR Hossein Ebrahimi 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE حلّ تحلیلی محاسبه توزیع تنش اطراف گشودگی مثلثی برای صفحات همسانگرد محدود تحت بارگذاری درون‌صفحه‌ای در این مقاله، توزیع تنش اطراف گشودگی مثلثی در ورق همسانگرد محدود، تحت بارگذاری درون صفحه‌ای مطالعه شده است. روش به کار گرفته شده برپایه‌ی حلّ تحلیلیِ متغیّر مختلطِ موشخیلشویلی و نگاشت همنوا با فرض تنش صفحه‌ای می‌باشد. ورق، محدود (نسبت طول بزرگترین ضلع گشودگی به ورق، بزرگتر از 2/0)، همسانگرد و الاستیک خطّی درنظر گرفته شده است. روش حل به گونه‌ای است که با استفاده از تابع نگاشت همنوا ناحیه‌ی محدود خارج گشودگی مثلثی در صفحه‌ی z به ناحیه محدود خارج گشودگی دایروی به شعاع واحد در صفحه‌ی ζ نگاشت می‌شود. برای محاسبه‌ی تابع تنش مربوط به صفحه‌ی محدود حاوی گشودگی مثلثی، از جمع تابع تنش یک ورق نامحدود حاوی گشودگی مثلثی و تابع تنش یک ورق محدود بدون گشودگی استفاده شده است. ضرایب مجهول در تابع تنش، با استفاده از روش حدّاقل مربّعات مرزی و اعمال شرایط مرزی مناسب به‌دست می‌آید. تأثیر پارامترهایی از قبیل انحنای گوشه‌های گشودگی، زاویه‌ی چرخش گشودگی، نسبت اضلاع ورق، نسبت اندازه‌‌ی گشودگی به ورق و نوع بارگذاری، به عنوان پارامترهای مؤثر بر توزیع تنش بررسی شده است. نتایج به‌دست آمده از حلّ تحلیلی با نتایج به دست آمده از روش اجزای محدود به کمک نرم‌افزار آباکوس، مطابقت خوبی را نشان می‌دهد. نتایج نشان می‌دهد که در بررسی توزیع تنش ورق‌هایی که نسبت طول ضلع گشودگی به کوچکترین طول ورق در آن‌ها بزرگتر از 2/0 است؛ استفاده از حلّ مربوط به ورق نامحدود با خطای زیادی همراه خواهد بود. http://mme.modares.ac.ir/article-1-985-fa.pdf 2015-04-04 165 175 ورق محدود گشودگی مثلثی حلّ تحلیلی روش متغیّر مختلط Analytical solution to calculate the stress distribution around a triangular hole in finite isotropic plates under in-plane loading In this paper, stress distribution around a triangular hole in finite isotropic plate under in-plane loading is studied. With the assumption of plane stress conditions, the method employed is based on the analytical solution of Muskhelishvili’s complex variable method and conformal mapping. The finite plate (the ratio of the length of the biggest side of the hole to side of the plate is greater than 0.2) can be considered as isotropic and linearly elastic. For solving the problem, the finite area with a triangular hole in z plan is mapped onto finite area outside a unite circle in ζ plan using the conformal mapping function. The stress function in finite plate with triangular hole is presented by superposition of the stress function for an infinite plate with a triangular hole and ones for a finite plate without a hole. The unknown coefficients in stress function are obtained by using the least square boundary collocation method and applying the appropriate boundary conditions. The effect of hole curvature, hole orientation, plate’s aspect ratio, hole size, type of loading as the effective parameters is investigated. The results based on analytical solution are in a good agreement with the results obtained from the finite element method . The results show that the analysis of the stress distribution in perforated plates that the ratio of the length of the biggest side of the hole to the smallest side of the plate is greater than 0.2, by using the infinite plate theory has a great error. http://mme.modares.ac.ir/article-1-985-en.pdf 2015-04-04 165 175 Finite plate triangular hole Analytical Solution Complex variable method Mohammad Jafari 1 AUTHOR Elaheh Ardalani 2 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE شبیه‌سازی دینامیک مولکولی تأثیرات مشخصات فیزیکی سطح بر جریان سیال در ابعاد نانو در مطالعه حاضر، به مطالعه مولکولی تاثیرات زیری و فرورفتگی سطح بر رو جریان در اندازه نانو پرداخته ایم. تفاوت های متعددی در اصطکاک جریان میان زبری ها و فرو رفتگی ها وجود داردکه به خوبی مطالعه نشده اند. در این مطالعه که بر اساس شبیه سازی دینامیک مولکولی می باشد از پتانسیل لنارد جونز برای برهم کنش ها ی بین ذرات استفاده شده است. هر اتم دیواره جامد به وسیله ی نیروی فنری هارمونیک در داخل شبکه اش قرار داده شده و دمای آن به وسیله ترموستات کنترل می شود . زبری ها و فرو رفتگی ها بر روی دیواره پایینی قرار گرفته اند. برای ایجاد مقایسه بین زبری ها و فرورفتگی ها،ابعاد یکسانی برای هر دو در نظر گرفته شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که مشخصات هیدرودینامیک جریان و تنش برشی دیواره به زبری ها و فرو رفتگی ها دیواره بستگی دارد. زبری ایجاد شده بر روی دیواره پایینی تاثیرات بیشتری بر روی پروفیل های سرعت و چگالی به نسبت فرورفتگی متناظر خود دارد. نتایج نشان می دهد که حضور زبری بر روی دیواره پایینی باعث افزایش تنش برشی دیواره پایینی و کاهش تنش برشی دیواره بالایی می شود در صورتی که حضور فرورفتگی بر روی دیواره پایینی تاثیرات چندانی بر روی دیواره بالایی ندارد و فقط باعث افزایش تنش برشی دیواره پایینی می شود. http://mme.modares.ac.ir/article-1-8787-fa.pdf 2015-04-04 176 184 دینامیک مولکولی نانو‌کانال پتانسیل لنارد- جونز زبری فرورفتگی Molecular Dynamics Simulation of Surface Specifics Effects on the nanoscale fluid flow In the present study, a molecular based scheme has been developed for simulating of surface roughness and cavitation effects on nano- scale flows. In the nano-channel flows, there are some differences on the flow friction between roughness and cavitations which are not well studied. In the presented approach, based on the Molecular Dynamics Simulation (MD), the Lennard-Jones potential is used to modeling the interactions between particles. Each atom of the solid wall is anchored at its lattice site by a harmonic restoring force and its temperature has been controlled by utilizing thermostat.The roughness and cavitation have been implemented on the lower side of channel. To make a comparison between the effect of roughness and cavitation, the same dimension is used for both of them. Obtained results show, those hydrodynamic characteristics of flow and the walls shear stress depends on the roughness and cavitation sizes. The roughness on the bottom wall has more effect than cavity wall on the velocity and density profiles. Also results show that the presence of roughness on the bottom wall respectively increases the shear stress on the bottom wall and decreases its value on the top wall while, the presence of cavitation on the bottom wall has no effect on the top wall and just increase the bottom wall shear stress. http://mme.modares.ac.ir/article-1-8787-en.pdf 2015-04-04 176 184 Molecular Dynamics Nano-flows Lennard-Jones potential Roughness Cavitation Younes Bakhshan 1 AUTHOR Alireza Shadloo Jahromi 2 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE انتقال‌پذیری پارامترهای ویبال رویکرد موضعی مکانیک شکست در نمونه‌هایی با هندسه مختلف ازکارافتادگی سازه‌های مکانیکی را می‌توان به حضور عیوبی مانند ترک نسبت داد. این عیوب عموماً ناشی از فرایندهای ساخت و یا عملکرد قطعات هستند. ازآنجاکه ازکارافتادگی ناشی از شکست ترد اثرات مخرب و جبران‌ناپذیری بر جای می‌گذارد، بررسی این پدیده حائز اهمیت است. دو رویکرد کلی در بررسی شکست ترد، رویکرد کل‌نگر (مکانیک شکست کلاسیک) و رویکرد موضعی هستند. در مدل‌های ارائه‌شده رویکرد موضعی مکانیک شکست، پارامترهایی معرفی می‌شوند که باید از طریق داده‌های تجربی کالیبره گردند. علی‌رغم وجود دستورالعمل‌های مختلف برای کالیبراسیون پارامترهای ویبال، به دست آوردن پارامترهای مناسب جهت پیش‌بینی شکست ترد بر اساس رویکرد موضعی در بسیاری از موارد با محدودیت همراه بوده است. هدف از پژوهش حاضر، ارائه روشی مستدل و منطقی جهت پیش‌بینی شکست ترد در نمونه‌های با هندسه مختلف است تا از طریق ارائه پارامترهای مناسب، بتوان شکست ترد را در نمونه‌های با ابعاد واقعی پیش‌بینی کرد. در این پژوهش، با در نظر گرفتن پارامتر مقیاس توزیع ویبال به‌عنوان معیاری از سه‌بعدی شدن تنش‌ها و اصلاح مدل برمین، پیش‌بینی شکست ترد نمونه‌های با هندسه مختلف بررسی شده است. همچنین عدم وابستگی پارامترهای مدل ارائه‌شده به هندسه نمونه‌ها نیز نشان داده شده و درنهایت، یک رابطه خطی بین پارامتر مقیاس توزیع ویبال و فاکتور سه‌بعدی شدن تنش‌ها برای جنس مدنظر ارائه شده است. http://mme.modares.ac.ir/article-1-11127-fa.pdf 2015-04-04 185 192 شکست ترد رویکرد موضعی مدل برمین کالیبراسیون Weibull Parameters Transformability of Local Approach to Fracture in Specimens of Different Shapes Failure of mechanical structures may be caused by presence of some defects like cracks. These defects are generally created due to manufacturing processes or in-service applications. Failures due to cleavage fracture usually lead to catastrophic effects, thus studies of such failures are important. Main approaches for fracture assessment of structures are global approach (classical fracture mechanics) and local approach. In the previously presented models of local approach, unknown parameters are introduced which have to be calibrated using experimental fracture data. Despite of existing different calibration methods, obtaining suitable parameters for predicting brittle fracture based on local approach, has been limited in some cases. The purpose of this study is presenting a rational method for predicting brittle fracture in specimens of different shapes to transform it into full scale cases. In this paper, by considering the location parameter of Weibull distribution as a stress triaxiality criteria and modifying the Beremin model, predicting brittle fracture in specimens of different shapes are studied. Also, independence of the parameters from their shapes is shown and eventually a linear relation between location parameter of Weibull distribution and triaxiality factor for the material is presented. http://mme.modares.ac.ir/article-1-11127-en.pdf 2015-04-04 185 192 Brittle fracture Local approach Beremin model Calibration Rasoul Ahmadi 1 AUTHOR Ahmad Mohammadi Najafabadi 2 AUTHOR Iraj Sattarifar 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE مطالعه‌ی منتجّه‌های نیرو و گشتاور پیرامون گشودگی چهارضلعی در چندلایه‌های نامتقارن در این مقاله با بسط روش متغیّر مختلط لخنتیسکی، تحلیل تنش چندلایه‌های نامتقارن دارای گشودگی چهارضلعی مورد مطالعه قرار گرفته است. لخنیتسکی از روش متغیّر مختلط، توزیع تنش اطراف گشودگی دایروی و بیضی‌شکل را در صفحات ناهمسانگرد به ‌دست آورد. با بسط این روش برای چندلایه‌های کامپوزیتی نامتقارن و استفاده از تابع نگاشت همنوا، سعی شده است تا توزیع تنش در اطراف گشودگی‌های غیر دایروی مورد بررسی قرار گیرد. در این تحقیق تأثیر پارامترهای مختلف نظیر نسبت ابعاد گشودگی، زاویه‌ی چرخش و شعاع انحنای گوشه‌ی گشودگی بر توزیع منتجّه‌های نیرو و گشتاور در اطراف آن مطالعه می‌شود. نتایج مطالعه‌ی تأثیر این پارامترها برروی منتجّه‌های تنش و گشتاور، برای دو چیدمان 〖[٠ /٩٠]〗_T و 〖[-45 /45]〗_Tارائه شده است. برای بررسی درستی نتایج حاصل از حلّ تحلیلی حاضر، از حلّ عددی اجزاء محدود استفاده شده است. نتایج حاصل از حلّ عددی تطابق خوبی با حلّ تحلیلی دارد. با توجّه به نتایج به دست آمده مشاهده می-شود که بر خلاف انتظار همواره گشودگی دایروی بهترین هندسه برای کاهش تمرکز تنش در صفحات دارای گشودگی نیست و در مواردی با انتخاب انحنای مناسب برای گشودگی چهار ضلعی می‌توان تمرکز تنش کمتری در مقایسه با گشودگی دایروی داشت. همچنین با انتخاب زاویه‌ی چرخش مناسب برای گشودگی و انتخاب چیدمان و زاویه‌ی الیاف مناسب برای لایه‌ها می‌توان منتجّه‌های تنش و گشتاور ایجاد شده در اطراف گشودگی را به میزان قابل توجّهی کاهش داد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-9860-fa.pdf 2015-04-04 193 204 منتجّه‌ی تنش و گشتاور حلّ تحلیلی چندلایه‌ی نامتقارن گشودگی چهارضلعی A study of the force and moment resultants around quadrilateral hole in unsymmetric laminates In this paper, with the development of the classical Lekhnitskii’s complex variable methods, stress analysis of unsymmetric laminated with a quadrilateral hole has been studied. By using the complex variable method, Lekhnitiskii obtained the stress distribution around a circular and elliptical hole in anisotropic plates. With the extension of this method to unsymmetric composite laminates and by using the conformal mapping, have tried to investigate the stress distribution around non-circular holes. In this article, the effect of various parameters such as aspect ratio of hole shape, hole orientation and bluntness on force and moment resultants around the hole is considered. The results of the effect of these parameters has been presented for [0/90]T and [-45/45]T layup. The finite element method is used to verify the results of the analytical solution. Analytical results are in good agreement with the finite element solution. Based on the analytical results. Unexpectedly circular hole is not the best geometry to reduce the stress concentration in perforated plates and in some cases by selecting the appropriate bluntness for quadrilateral hole, the stress concentration less than circular hole can be achieved. Also, by choosing an appropriate rotation angle and selecting the proper fiber angle for each layer, the stress and moment resultants around the hole can be significantly reduced. http://mme.modares.ac.ir/article-1-9860-en.pdf 2015-04-04 193 204 Stress and Moment Resultants Analytical Solution Unsymmetric Laminate Quadrilateral Hole Mohammad Jafari 1 AUTHOR Hasaan Sadat Ashoori Savadkoohi 2 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE تحلیل اگزرژی، اگزرژی- اقتصادی و بهینه سازی یک سیکل تولید همزمان تحت مدل دینامیکی تابش خورشیدی با الگوریتم ژنتیک در این مطالعه، عملکرد یک سیستم تولید همزمان با سیال عاملهای مختلف و بهینه سازی آن از نظر اقتصادی مورد مطالعه قرار گرفته است. از مدل اگزرژی و اگزرژی- اقتصادی برای بررسی عملکرد سیستم با تکیه بر هزینه محصولات، استفاده شده است. سه حالت برای تحلیل و بهینه سازی سیستم در نظر گرفته شده است که عبارتند از: میزان تولید هیدروژن، توان سرمایش تولید شده و هزینه های تولید. نتایج نشان می دهد که دی اکسید کربن و ان- اکتان عملکرد بهتری به ترتیب در میزان تولید هیدروژن و تولید سرمایش دارند. مجموع هزینه های محصولات برای هر دو سیال عامل با افزایش دمای ورودی دیگ بخار و توربین و کاهش دمای چگالش، کاهش می یابد. در حالیکه، برای دی اکسید کربن، هزینه محصولات در یک فشار بهینه ورودی توربین به مینیمم مقدار خود می رسد. نتایج نشان می دهد برای دی اکسید کربن با کاهش تولید هیدروژن از مقدار 1/811 لیتر بر ثانیه به 1/757 لیتر بر ثانیه، مجموع واحد هزینه های محصولات 8/5% کاهش می یابد و برای ان- اکتان با کاهش توان سرمایشی تولیدی از مقدار 9/599 کیلووات به 6/622 کیلووات، مجموع واحد هزینه های محصولات 47/7% کاهش می یابد. کندانسور بیشترین نرخ تخریب را در میان اجزای سیستم دارد بطوریکه نرخ تخریب اگزرژی کندانسور در حالت بهینه هزینه تولید کمتر از حالتهای دیگر است. در دو سیکل دی اکسید کربن و ان- اکتان، مجموع نرخ تخریب اگزرژی و هزینه سرمایه گذاری در حالت بهینه توان سرمایشی بیشترین مقدار و در حالت بهینه هزینه کمترین مقدار است. http://mme.modares.ac.ir/article-1-3780-fa.pdf 2015-04-04 205 216 اگزرژی- اقتصادی گذر بحرانی دی اکسید کربن ان اکتان تولید همزمان الگوریتم زنتیک Exergy and Exergoeconomic analysis and optimization of cogeneration cycle under solar radiation dynamic model by using Genetic Algorithm The performance of a cogeneration cycle with various working fluids is investigated and optimized with an economic approach. Exergy and exergoeconomic models are developed to investigate the thermodynamic performance of the cycle, and to assess the cost of products. In this study, the dynamic model would be registered to search the system behavior during a day. In this study, hydrogen production rate optimal design (HPROD) refrigeration power optimal design (RPOD) and cost optimal design (COD) are considered for analysis and optimization. According to recent parametric studies, boiler, turbine and condensation temperature and turbine inlet pressure affect the unit cost of products significantly. The results show the carbon dioxide and n-octane has a better operation to produce of hydrogen and refrigeration power among other working fluids, respectively. It is observed that, in carbon dioxide cycle, the SUCP is decreased by 8.5% when hydrogen production rate is decreased from 1.811 lit/s to 1.757 lit/s, therefore, in n-octane cycle, SUCP is decreased by 47.4% when refrigeration power is decreased from 9.599 KW to 6.622 KW. The evaluation of exergy destruction demonstrates in which the condenser has the highest exergy destruction, therefore, its rate in COD case is the lowest among the three other states. The results indicate, in carbon dioxide and n-octane cycles, the total exergy destruction and the investment cost rates in the RPOD case is higher than any other cases. http://mme.modares.ac.ir/article-1-3780-en.pdf 2015-04-04 205 216 Exergoeconomic CO2 transcritical n-octane cogeneration genetic algorithm Kaveh Hanifi Miangafsheh 1 AUTHOR Kourosh Javaherdeh 2 Guilan University AUTHOR Mortaza Yari 3 Tabriz University AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE اثرات فاز میانی بر خواص مکانیکی مواد مرکب با توزیع اتفاقی الیاف تحت بارگذاری خارج از محور بنیان روابط خواص-ساختاری مناسب برای مواد مرکب سه فازی اصل مهمی برای چنین موادی جهت طراحی‌های مطمئن می‌باشد. در این مطالعه، یک مدل تحلیلی پایه میکرومکانیکی سه بعدی جهت ارزیابی اثرات فاز میانی بر خواص مکانیکی مواد مرکب الیافی سه فازی تحت بارگذاری خارج از محور ارائه می‌شود. المان حجمی نماینده‌ی ماده مرکب شامل سه فاز تقویت (الیاف بلند)، زمینه و ناحیه فاز میانی می‌باشد که رفتار هر سه فاز بصورت ایزوتروپ و الاستیک خطی فرض می‌شوند. آرایش الیاف در زمینه بصورت اتفاقی با توزیع یکنواخت، فرض شده و الیاف توسط فاز میانی احاطه می‌شوند. اثرات فاز میانی مانند ضخامت و مدول یانگ آن بر خواص مکانیکی ماده مرکب الیافی در بارگذاری خارج از محوری مورد بررسی قرار می‌گیرد. همچنین اثرات درصد حجمی الیاف با در نظر گرفتن فاز میانی و بدون آن بر پاسخ ماده مرکب مورد مطالعه قرار می‌گیرد. با تعریف پارامتری تحت عنوان نسبت تقویت فاز میانی، نتایج نشان می‌دهد که شدت اثر فاز میانی بر مدول یانگ ماده مرکب از 0 درجه (بارگذاری طولی) تا 90 درجه (بارگذاری عرضی) افزایش می‌یابد. نتایج بدست آمده با مدل میکرومکانیکی حاضر می‌تواند جهت طراحی بهینه مواد مرکب با بالاترین خواص مکانیکی مفید باشد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-7403-fa.pdf 2015-04-04 217 226 ماده مرکب سه فازی میکرومکانیک بارگذاری خارج از محور فاز میانی توزیع اتفاقی Interphase effects on mechanical properties of randomly distributed fiber reinforced composites subjected to off-axis loading Establishing accurate structure–property relationships for three-phase composites is a fundamental task about a reliable design of such materials. In this study, a three-dimensional micromechanics-based analytical model is presented to evaluate the effects of interphase on the mechanical properties of three-phase fibrous composites under off-axis loading. The representative volume element of composites consists of three phases including reinforcement (long fiber), matrix and interphase which all of three phases are assumed to be isotropic and linear elastic. The state of arrangement of fiber within the matrix materials is assumed to be random with uniform distribution and fibers are surrounded by the interphase. The effects of interphase such as its thickness and stiffness on the mechanical properties of fibrous composites under off-axis loading are investigated. Moreover, the influences of fiber volume fraction with and without considering interphase on the response of composite materials are examined. By introducing a parameter which is called the interphase reinforcement ratio, the results demonstrate that the intensity of interphase effects on Young’s modulus of composites increases from 0 degree (longitudinal loading) to 90 degree (transverse loading). The obtained results by the present micromechanical model could be useful to optimal design of composite materials with superior mechanical properties. http://mme.modares.ac.ir/article-1-7403-en.pdf 2015-04-04 217 226 Three-phase composite Micromechanics Off-axis loading Interphase Random distribution MohammadJavad Mahmoodi 1 AUTHOR Mohammad Kazem Hassanzadeh 2 AUTHOR Reza Ansari 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE بررسی اجکتور هندسه متغیر در چرخه تبرید اجکتوری با سیال عامل R600a به منظور تعیین هندسه بهینه با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی در این مقاله به بررسی عددی اجکتور هندسه متغیر برای سیستم تبرید اجکتوری خورشیدی پرداخته شده تا هندسه‌های بهینه برای تمامی شرایط عملکردی بدست آید. در این اجکتور، تغییر هندسه با استفاده از تغییر موقعیت نازل اولیه و تغییر نسبت سطح مقطع به کمک دوک مخروطی شکل حاصل می‌گردد. منبع حرارتی کلکتورهای خورشیدی لوله‌ای خلاء شده در نظر گرفته و بر اساس شرایط عملکردی سیال عامل R600a انتخاب شده است. هدف این تحقیق بدست آوردن مشخصه‌های هندسی، شامل موقعیت نازل اولیه و نسبت سطح مقطع مناسب برای تمامی شرایط دمایی بوده و در نهایت برای هر شرایط بویلر، اواپراتور و کندانسور هندسه‌ی مناسب ارائه گردیده است. شرایط عملکردی به گونه‌ای در نظر گرفته شده تا وضعیت آب و هوایی منطقه خاورمیانه و ملاحظات فنی در سیستم‌های تهویه مطبوع در آن منظور شده باشد. برای تامین دمای اواپراتور °C5+ دمای بهینه بویلر °C105+ بدست آمده که با تغییر موقعیت نازل اولیه نسبت مکش %8 افزایش می‌یابد. با افزایش دمای اواپراتور دمای بهینه بویلر کاهش می یابد. در بیشتر شرایط عملکردی موقعیت بهنیه نازل اولیه در فاصله mm9- از بخش با سطح مقطع ثابت بدست آمد. در ادامه به بررسی ساختار جریان، پدیده شوک و تولید آنتروپی و همبستگی میان آنها پرداخته شده است و اثر جریان مافوق صوت و شوک مربوط به آن در نسبت مکش و تولید آنتروپی مورد بررسی قرار گرفته است. در این بخش نقطه‌ی عملکرد بحرانی اجکتور از دیدگاه آنتروپی مورد تحقیق قرار گرفته و تطابق آن با نقطه‌ی بحرانی از دیدگاه نسبت مکش جریان بررسی گردید. http://mme.modares.ac.ir/article-1-7914-fa.pdf 2015-04-04 227 237 اجکتور هندسه متغیر تهویه مطبوع ایزوبوتان شبیه‌سازی عددی تولید انتروپی CFD study of a variable geometry ejector using R600a to detect optimal geometry for ejector refrigeration system In this paper, numerical investigation was carried out for the sake of identifying optimum geometry for variable geometry ejector using in solar refrigeration system as the prerequisites to experimental tests. Variable geometry was made by using a movable primary nozzle and movable spindle in it. Vacuum tube collector was postulated as heat source and R600a used as working fluid. Condenser temperature based on Middle East area temperature and evaporator based on operative condition in HVAC system selected. Generator, condenser and evaporator operating temperatures have severe effects on the optimum geometry of ejector. Therefore, for maximum entrain ratio it is necessary to identify optimum geometry to cope with variations in operating condition. The results showed that using a variable geometry ejector is a requirement for cooling during the day. The following fluid structure was compared by entropy generation during mixing and shock phenomena. The results showed there is optimum back pressure to minimize fluid exit entropy. It coincides with critical back pressure. It was found that depending on back pressure maximum entropy generation happen by two reasons, mixing and shock phenomena. http://mme.modares.ac.ir/article-1-7914-en.pdf 2015-04-04 227 237 Variable Geometry Ejector Air-Conditioning Isobutene Numerical simulation Entropy Generation Amir Omidvar 1 AUTHOR Mohsen Ghazikhani 2 AUTHOR Seyed Mohammad Reza Modarres Razavi 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE فرکانس تشدید محیط آکوستیکی بین دو کره ناهمرکز با بکارگیری تئوری الاستیسیته خطی سه بعدی، محیط آکوستیکی کروی که در آن کره دیگری بصورت ناهمرکز واقع شده است مدل گردید. شرایط مرزی بر روی کره خارجی و کره ناهمرکز داخی بصورت شرط مرز نیومن در نظر گرفته شده است. توابع جمع برداری انتقالی امواج کروی همراه با روش جداسازی متغیرها بکار گرفته شد تا شرط مرزی نیومن بر روی مرز کره داخلی و مرز کره خارجی اعمال گردد. با اعمال شرایط مرزی و بدست آوردن مساله مقدار ویژه، نهایتا معادله فرکانسی از صفر کردن دترمینان ماتریسی با درایه‌های تابع بسل کروی حاصل می‌شود. در محیط آکوستیکی کروی با حفره هم مرکز بعلت تقارن هندسی، در برخی فرکانسهای رزونانس، تکرار فرکانس‌های رزونانس دیده می‌شود. خارج از مرکز شدن حفره تاثیرات متفاوتی بر فرکانس‌های رزونانس دارد که بستگی به پارامترهای هندسی مساله دارد. نتایج عددی مبسوطی برای مسائل پیشنهادی دارای نسبت شعاع داخلی به خارجی متفاوت ارائه گردید. نتایج عددی نحوه تاثیر خارج از مرکز شدن حفره بر خصوصیات فرکانسی محیط آکوستیکی کره ناهمرکز فوق را بصورت کیفی و کمی مورد بررسی قرار می‌دهد. پدیده‌های خوشه فرکانسی (چندین مد آکوستیکی با فرکاس رزونانس برابر) ، چند شاخه شدن خوشه‌های فرکانسی و جابه‌جا شدن مدهای آکوستیکی ملاحظه گردید. http://mme.modares.ac.ir/article-1-9563-fa.pdf 2015-04-04 238 244 فرکانس تشدید آکوستیک کره ناهمرکز Resonance Frequency of Acoustic Eccentric Hollow Sphere An exact three-dimensional elastodynamic analysis for describing the acoustic resonance frequencies of an acoustic eccentric hollow sphere is derived. The Neumann boundary conditions for inner and outer sphere are considered. The translational addition theorem for spherical vector wave functions is employed to enforcing Neumann boundary conditions. The frequency equations in form of exact determinantal equations involving spherical Bessel functions and Wigner 3j symbols are obtained. Due to geometric symmetry for spherical cavity with inner concentric sphere, multiple degenerate acoustic resonance frequencies are occurred. According to the geometry parameters and frequency number, introduction of eccentricity has a different effect on the acoustic resonance frequency shift. Extensive numerical results have been carried out for acoustic resonance frequency of selected inner-outer radii ratios in a wide range of cavity eccentricities. The numerical results describe the imperative influence of cavity eccentricity and radii ratio on the resonance frequency of the acoustic hollow sphere. Some phenomena such as diminishing degenerate resonance frequency, increasing in the number of resonant frequencies through the splitting of degenerate modes and exchanging the mode of resonance frequencies are demonstrated and discussed. http://mme.modares.ac.ir/article-1-9563-en.pdf 2015-04-04 238 244 Resonance Frequency Acoustic Eccentric Hollow Sphere yaser Mirzaei 1 head of mechanical engineering department AUTHOR Hessam Mousavi Akbarzadeh 2 AUTHOR Seyed Mohammad Hashemi Nejad 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE تحلیل غیرخطی تغییرشکل استاتیکی و فرکانس طبیعی میکروتیر یکسر درگیر دولایه تحت تحریک الکترواستاتیک با هدف یافتن ترکیب بهینه در این پژوهش تغییرشکل استاتیکی و فرکانس طبیعی میکروتیر یکسر درگیر دو لایه تحت تحریک الکترواستاتیک که لایه دوم بخشی از طول لایه اول را می‌پوشاند مطالعه می‌شود. این مدل المان بسیاری از میکروسنسورها و میکروسوئچ‌ها می‌باشد. ابتدا معادله حرکت غیرخطی با فرض کوتاه شوندگی تارخنثی خمشی با استفاده از اصل هامیلتون استخراج می‌شود. سپس معادلات دیفرانسیل حاکم بر تغییرشکل استاتیکی و فرکانس ارتعاش آزاد حول موقعیت استاتیکی سیستم، به کمک روش گلرکین با استفاده از سه شکل مود میکروتیر یکسر درگیر به عنوان تابع مقایسه‌ای حل می‌شوند. با ثابت نگه داشتن حجم لایه دوم، نحوه تغییرات فرکانس طبیعی و تغییرشکل استاتیکی برای طول و ضخامتهای مختلف از لایه دوم در سه حالت مختلف بررسی شد. در هر سه حالت ابتدا فرض می‌شود لایه دوم بر روی کل میکروتیر لایه نشانی شده است. در حالت اول یکسر آن درتکیه‌گاه گیردار ثابت در نظر گرفته، و از سمت دیگر از طول آن کاسته و به ضخامت افزوده می‌شود. در حالت دوم یکسر آن درانتهای آزاد میکروتیر ثابت درنظر گرفته می‌شود و از سمت دیگر از طول آن کاسته و به ضخامت افزوده می‌شود. در حالت سوم از طول لایه دوم از هر دو سمت کاسته و به ضخامت افزوده می‌شود. همچنین در این تحقیق تغییر رفتار مکانیکی سیستم برای موقعیت‌های مختلف لایه دوم با فرض ثابت بودن طول وضخامت آن بررسی می‌شود. http://mme.modares.ac.ir/article-1-7803-fa.pdf 2015-04-04 245 253 تغییرشکل استاتیکی فرکانس طبیعی الکترواستاتیک گلرکین سیستم میکرو الکترومکانیکال Static deflection and natural frequency analysis of a two-layered electrostatically actuated microcantilever for finding the optimum configuration In this study, the static deflection and natural frequency of an electrostatically excited patch-coated microcantilever beam are analyzed. The proposed model is considered as the main element of many microsensors and microswitches. Firstly, the nonlinear motion equation is extracted by means of Hamilton principle, assuming shortening effect. Secondly, differential equations, governing the static deflection and free vibration equation around the stability point, are solved using Galerkin method and the three mode shapes of a uniform microbeam are employed as the comparison function. By assuming that the volume of deposited layer is constant, the variation of natural frequency and static deflection are examined in three different cases. In any cases, it is presumed that the second layer is initially deposited on the entire length of microbeam. In the first case, one end of coated layer is considered fix at the clamped side of microcantilever, and then its length is decreased from other side, where its thickness is increased. In the second case, one end of coated layer is perceived fix at the free side of microcantilever, and then its length is decreased from other side, where its thickness is escalated. In the third case, the length of second layer is decreased from both of left and right ends, where its thickness is expanded. In addition, the effect due to the change of the second layer position is considered on mechanical behavior of the system. http://mme.modares.ac.ir/article-1-7803-en.pdf 2015-04-04 245 253 Static Deflection Natural Frequency Electrostatic Galerkin Micro electromechanical systems (MEMS) Ehsan Poloei 1 AUTHOR Mahdi Zamanian 2 AUTHOR Seyed Ali Asghar Hosseini 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE بهینه سازی فنی اقتصادی سیستم‌ تولید همزمان CCHP با تکیه بر نقش ارزش زمانی پول در دوره‌ی بازگشت سرمایه در مقاله‌ی حاضر به بهینه‌سازی و ارزیابی فنی اقتصادی سیستم‌ تولید همزمان برق، حرارت و برودت برای یک هتل در شهر کرمان پرداخته شده‌است. پارامترهای طراحی، ظرفیت نامی موتورگازسوز (به عنوان محرک اولیه)، بارجزیی و تعداد آن‌ها، ظرفیت گرمایشی بویلر، ظرفیت سرمایشی چیلر جذبی و نیز ظرفیت سرمایشی چیلر الکتریکی بوده که با استفاده از تحلیل اقتصادی، انرژی و زیست محیطی و روش سود سالیانه نسبی(AP) بهینه گردیده‌اند. در گام بعدی، پارامتر دوره بازگشت سرمایه(PB) برای نتایج بهینه این روش، با در نظرگرفتن ارزش زمانی پول و عدم در نظر گرفتن آن ارزیابی شده‌است. نتایج نشان می‌دهد که افزایش تعداد محرک اولیه میزان سود سالیانه نسبی را کاهش داده و این روند با پارامتر دوره بازگشت سرمایه کلاسیک نسبت عکس دارد، به طوری که با انتخاب یک ظرفیت ۲۵۵۰ کیلو واتی برای موتور گاز سوز، بیشترین سود سالیانه نسبی(AP) با مقدار(سال/دلار)۱۰۵×۵/۴۵ و کمترین مدت زمان بازگشت سرمایه اولیه(PB) با مدت زمان ۶ سال بدست می‌آید. آنالیز افزایش قیمت حامل‌های انرژی در دو روش کلاسیک و سنتی دوره بازگشت سرمایه، برای حالت انتخاب یک ظرفیت محرک اولیه نشان می‌دهد که نتایج این دو روش یکسان نبوده و با افزایش قیمت حامل‌های انرژی، مدت زمان بازگشت سرمایه برای روش کلاسیک، افزایش و برای روش سنتی، کاهش می یابد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-9180-fa.pdf 2015-04-14 254 260 دوره بازگشت سرمایه سیستم تولید همزمان برودت حرارت و توان ارزش فعلی خالص موتور گازی Tech economical optimization of CCHP system with rely the time value of money, in payback period In this paper, optimization and techno-economic evaluation of a Combined Cooling, Heating and Power ( CCHP ) system for a hotel in Kerman has been investigated. The design parameters of system includes capacity of gas engine (as prime mover), partial load (PL), thermal capacity of boiler, the cooling capacities of electric and absorption chillers that by using energy, economic, and environment analysis and relative annual benefit (AP), as objective function, have been optimized. Then for optimum results the payback period (PB) has been investigated, by considering the time value of money and without it. Results show increase of number prime mover, reduce the annual benefit and this process has reverse relation with classic payback period since choosing a 2550 kW gas engine, maximum relative annual benefit (AP) with value of 45.5×105 ($/year) and minimum payback period (PB) of 6 years obtains. Also when the costs of energy increases and one prime mover (PM) is selected, the results of traditional and classical payback method are different as the time of payback period increase in classic method and decrease for traditional method. http://mme.modares.ac.ir/article-1-9180-en.pdf 2015-04-14 254 260 Payback period combined cooling heating and power system (CCHP) Net Present worth (NPW) gas engine Fateme Tavakoli Dastjerd 1 AUTHOR Mohammad Mustafa Ghafuoryan 2 AUTHOR Seyed Ehsan Shakib 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE تحلیل سازه تنسگریتی تحت بار دینامیکی با استفاده از روش فضای حالت تنسگریتی به سازه‌های دو یا سه بعدی سبک گفته می‌شود که از نخ به عنوان جزء کششی و میله به عنوان عضو فشاری تشکیل شده است. پایداری آنها بوسیله حالت خود تنش بین اعضای کششی و فشاری ارائه می‌شود. در حالت کلی این سازه ها هنگامی که تحت بار خارجی دینامیکی قرار می گیرند به علت داشتن مقدار میرایی سازه‌ای پایینی، دچار مشکل خواهند شد. در اینجا میرایی سازه‌ای از نوع متناسب برای سازه در نظر گرفته شده است. در این مقاله معادلات دینامیکی سازه تنسگریتی حول شکل تعادلی بدست آورده می‌شود و همچنین جرم المان نخ نیز در نظر گرفته می‌شود. به عبارت دیگر، معادلات دینامیکی خطی شده حول شکل تعادلی با دقت مطلوبی رفتار دینامیکی سازه تنسگریتی را بیان می‌کند. در نتیجه می‌توان از روش فضای حالت برای بررسی و تحلیل پاسخ دینامیکی سازه تنسگریتی استفاده نمود. دو مثال متنوع با استفاده از این روش، بررسی میشود. نتایج نشان می‌دهند که تحلیل دینامیکی سازه تنسگریتی به علت پایین بودن میرایی سازه لازم است زیرا زمانی که در سازه رزونانس رخ بدهد اعضای فشاری و اعضای کششی به ترتیب ممکن است دچار کمانش دینامیکی و شل شدن ‌شوند و همچنین زمان لازم برای تحلیل سازه تنسگریتی با استفاده از روش فضای حالت کمتر از روش الگوریتم نیومارک است. http://mme.modares.ac.ir/article-1-6429-fa.pdf 2015-04-04 261 268 سازه تنسگریتی میله فشاری و کششی پاسخ دینامیکی فضای حالت Analysis of tensegrity structure subjected to dynamic loading using state space Tensegrity is a kind of spatial structural system composed of cable (in tension) and strut (in compression). Stability is provided by the self-stress state between tensioned and compressed elements. When this structure is subjected to external dynamic loading, it may become unstable due to low structural damping. In this study, the proportional damping is considered and dynamical equations of the tensegrity structure are derived based on the equilibrium configuration. In addition the mass of cable element is taken into account. In general, linearized dynamic model provides a good approximation for analyzing the nonlinear behavior of tensegrity structures around an equilibrium configuration. So, state space method is implemented to obtain the dynamic response of the tensegrity system. Two different tensegrity structures are numerically evaluated using this approach in order to show its efficiency. Results reveal how the dynamic analysis of a tensegrity structure is essential. When resonance occurs, the compressive and in-tension members of a tensegrity system may dynamically buckle and slack respectively. In addition, the results show that the computational time to evaluate a tensegrity structure using the state space method is shorter than that of Newmark algorithm. http://mme.modares.ac.ir/article-1-6429-en.pdf 2015-04-04 261 268 Tensegrity structures Tension and compression members dynamic response State Space Shirko Faroughi 1 AUTHOR Mehdi Bamdad 2 AUTHOR Seyed Hamed Hosseini 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE توسعه فرآیند اصطکاکی اغتشاشی بهبود یافته جهت توزیع نانولوله های کربنی چند دیواره در ماتریس نایلون 6 در این مطالعه، روش فرآیند اصطکاکی اغتشاشی اصلاح شده ی مبتنی بر ارتعاشات التراسونیک برای توزیع یکنواخت نانولوله های کربنی چند دیواره در ماتریس پلیمری نایلون 6 ارائه گردیده است. بدین منظور، جهت تسهیل فرآیند اصطکاکی اغتشاشی و افزایش تاثیر و بازدهی آن، از طرح ابزار فرآیند اصطکاکی اغتشاشی اصلاح شده به همراه ارتعاشات التراسونیک استفاده گردید. آزمایشات متعددی برای دستیابی به بازه مناسبی از پارامترهای فرآیند اصطکاکی اغتشاشی (سرعت دورانی و سرعت پیشروی ابزار) صورت گرفت. مشاهدات میکروسکوب الکترونی روبشی و الگوهای پراش اشعه ایکس نشان می دهند که نانولوله های کربنی چند دیواره به شکلی یکنواخت در ماتریس پلیمری نایلون 6 توزیع شده اند. آزمایشات میکروسختی ویکرز نشان می دهند که توزیع یکنواخت تر نانولوله های کربنی چند دیواره در ماتریس نایلون 6 می تواند منجر به افزایش سختی آن تا حدود 33% در مقایسه با دیگر نانوکامپوزیت های تولیدی گردد. همچنین، نتایج آزمایشات نشان می دهد که نانوکامپوزیت مورد نظر در فرآیند اصطکاکی اغتشاشی به کمک ارتعاشات التراسونیک با سرعت پیشروی بالاتر از سرعت پیشروی فرآیند اصطکاکی اغتشاشی ساده تولید می گردد، اما افزایش سرعت پیشروی در فرآیند اصطکاکی اغتشاشی به کمک ارتعاشات التراسونیک باعث کاهش اغتشاش نانوکامپوزیت و در نتیجه کاهش توزیع همگن نانوکامپوزیت نمی گردد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-2976-fa.pdf 2015-04-04 269 278 فرآیند اصطکاکی اغتشاشی به کمک ارتعاشات التراسونیک الگوی پراش اشعه ایکس میکروسختی نانو لوله های کربنی چند دیواره نایلون 6 Development of a modified friction stir process for dispersion of multi-walled carbon nano-tube throughout nylon 6 In the current work, a modified method of friction stir process (FSP) based on ultrasonic vibration and modified FSP tool design was developed to disperse multi-walled carbon nano-tube (MWCNT) throughout nylon 6 matrix. To this end, Field emission scanning electron microscopy, X-ray diffraction, Vickers’ micro-hardness, and visual inspection were used to evaluate the fabricated nano-composites. Also, a modified design of FSP tool together with ultrasonic vibration were used to improve the impact and efficiency of FSP. Several experiments were conducted to approach an optimum range of FSP parameters (rotational speed and traverse speed). The scanning electron microscopy observations and X-ray diffraction patterns (XRD) declare that MWCNT was dispersed homogeneously throughout nylon 6 matrix. Micro-hardness results illustrate that homogeneous dispersion of MWCNT throughout nylon 6 matrix results in 33% increase of micro-hardness. In general, the obtained results declare that ultrasonic vibration causes an increase in traverse speed and production speed of nano-composite without affecting the homogeneous dispersion and hardness of nano-particles throughout the matrix. Also, it is clear that ultrasonic vibrations did not noticeably affect superficial form of nano-composites due to low traverse speeds used in ultrasonic assisted friction stir process. http://mme.modares.ac.ir/article-1-2976-en.pdf 2015-04-04 269 278 Ultrasonic vibration assisted friction stir process X-ray diffraction pattern Micro-hardness Multi-walled carbon nano-tube Nylon 6 Reza Farshbaf Zinati 1 Department of Mechanical Engineering, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz, Iran. AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE اثر ناهمسانی جنس پیوند و شریان میزبان بر پیوند بای پس انتها به پهلو ناهمسانی جنس پیوند و شریان میزبان در پیوندهای بای‌پس عروق کرونری یکی از عوامل موثر در بروز ناکارایی این پیوند‌ها بشمار می‌رود. هدف از این مطالعه، بررسی اثر ناهمسانی پیوند و شریان میزبان بر پیوند بای‌پس انتها به پهلو می‌باشد. برای مدلسازی سیال از مدل غیرنیوتنی کریو- یاسودا استفاده شده است و جنس دیواره‌ پیوند و شریان میزبان نیز ایزوتروپیک و الاستیک فرض شده است. در این مطالعه همچنین اثر رئولوژی خون و انعطاف‌پذیری دیواره‌‌ پیوند در توزیع تنش برشی و پروفیل سرعت در پیوند بای‌پس انتها به پهلو بررسی شده است. نتایج شبیه‌سازی‌های اندرکنش سیال- سازه‌ دوراهه نشان می‌دهند که ناهمسانی جنس پیوند و شریان میزبان موجب جابجایی کمتر دیواره‌ پیکربندی پیوند بای‌پس در ناحیه‌ بحرانی محل اتصال پیوند به شریان میزبان خواهد شد و این موضوع سبب ایجاد تنش برشی بیشتر در سازه، در محل اتصال پیوند به شریان میزبان می‌گردد. جابجایی مذکور در هر دو حالت همسان و غیر همسان به نحوی است که همواره درصدد جداسازی پیوند و شریان میزبان در محل خط بخیه است. نحوه‌ توزیع تنش برشی روی خط مرکز بستر شریان میزبان و پنجه‌ پیوند نشان می‌دهد که تفاوت توزیع این پارامتر همودینامیکی در حالت‌های همسان و غیر همسان تنها در حالتی که فشار وارده بر دیواره‌ داخلی پیکربندی پیوند بای‌پس از فشار وارده بر دیواره‌ خارجی آن کمتر می‌شود قابل مشاهده بوده و همچنین مقدار این پارامتر همودینامیکی در ناحیه‌ دیستال پیکربندی پیوند بای‌پس و بعد از پنجه‌ آن در حالت همسان کمتر از حالت غیرهمسان است. http://mme.modares.ac.ir/article-1-4913-fa.pdf 2015-04-04 279 286 ناهمسانی جنس پیوند و شریان میزبان پارامترهای همودینامیکی سیال غیر نیوتنی اندرکنش سیال- سازه‌ی دوراهه The effects of compliance mismatch on the End to Side bypass graft Compliance mismatch is one of the reasons of the coronary artery bypass graft (CABG) failure. The purpose of this study is to investigate the effect of compliance mismatch on the End to Side bypass graft. In order to model non Newtonian behavior of the blood flow, the Carreau–Yasuda model was employed and the graft and artery wall was assumed to be isotropic and modeled as a linearly elastic. In this study also the effects of blood rheology and wall distensibility on the wall shear stress distribution and velocity profile were investigated. The results of the simulation show that the maximum deformation occurs in the critical position of graft-artery junction and compliance mismatch cause smaller wall deformation in comparison to the cases in which the materials of the graft and artery are the same which leads to a higher intramural shear stress in graft-artery junction. The anastomotic wall deforms in a way that always tends to separate the graft and artery. Wall shear stress distribution on the bed centerline and the toe of the bypass graft indicates that the differences between the homologous and non-homologous material case are visible only when the internal pressure is lower than the external one. In the distal location of the artery after the toe of the anastomotic, the values of wall shear stress in the homologous material case are lower than the non-homologous material one. http://mme.modares.ac.ir/article-1-4913-en.pdf 2015-04-04 279 286 Compliance mismatch Hemodynamic parameter non-Newtonian fluid 2 Way FSI Mehdi Ramezanpour 1 AUTHOR Mehdi Maerefat 2 AUTHOR Manijhe Mokhtari-Dizaji 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE کمی‌سازی عدم قطعیت مدل‌های آشفتگی RANS برای جریان سیال غیرنیوتنی توانی جریان سیالات غیرنیوتنی در بعضی از کاربردهای صنعتی به جریان آشفته تبدیل می‌شود. روش‌های مختلفی جهت بررسی جریان آشفته ارائه شده‌اند که هرکدام ویژگی‌های خاص خود را دارند. مدل‌های آشفتگی هزینه محاسباتی کمی دارند ولی دارای منابع عدم قطعیت ساختاری در فرآیند حل هستند. همچنین، مدل‌های آشفتگی که برای سیالات غیرنیوتنی توانی ارائه شده‌اند، اغلب از اصلاح مدل‌های نیوتنی بدست آمده‌اند و مدل‌سازی مناسبی برای تنش ویسکوپلاستیک ارائه نشده‌است. از طرفی، شبیه‌سازی عددی مستقیم نتایج بسیار دقیقی را ارائه می‌کند درحالیکه هزینه محاسباتی بسیاری را به‌همراه دارد. بدین ترتیب، استفاده از نتایج شبیه‌سازی عددی مستقیم برای کمی‌سازی عدم قطعیت موجود در مدل‌های آشفتگی طرح بسیار مناسبی خواهد بود. زیرا امکان تصمیم‌گیری بهتر بر مبنای نتایج شبیه‌سازی RANS را فراهم می‌کند. در این تحقیق ابتدا یک مدل آشفتگی برای سیال غیرنیوتنی توانی بر مبنای مدل ارائه و برای شبیه‌سازی جریان درون یک لوله استفاده شده است. سپس یک روش کارا جهت کمی‌سازی عدم قطعیت‌های موجود در آن ارائه شده‌است. در این روش، فرض شده‌است که تمامی عدم قطعیت‌های موجود، در محاسبه تنش‌ رینولدز و تنش توانی رقیق شونده تجمیع شده‌اند. ابتدا تفاوت این دو تنش در DNS و RANS به کمک میدان تصادفی گاوسی مدل شده‌است. سپس با استفاده از بسط کارهونن-لوه این عدم قطعیت به داخل روند حل پخش شده و تاثیرش در سرعت جریان محاسبه شده‌است. نتایج نشان می‌دهند که روش ارائه‌شده دارای دقت قابل قبولی در تخمین این عدم قطعیت می‌باشد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-11556-fa.pdf 2015-04-04 287 294 مدل‌سازی آشفتگی سیال غیرنیوتنی کمی‌سازی عدم قطعیت شبیه‌سازی عددی مستقیم بسط کارهونن-لوه Uncertainty Quantification of RANS Turbulence Models for Power-law Non-Newtonian Fluid Flows Non-Newtonian fluid flows experience turbulent regime in some industrial applications. Several approaches have been proposed for numerical simulation of turbulent flows that each one has specific features. RANS turbulence models have reasonable computational costs, while include several sources of uncertainties affecting simulation results. In addition, developed RANS models for non-Newtonian fluids are modified versions of available models for Newtonian fluids, therefore, they cannot provide reliable estimation for viscoplastic stress term. On the contrary, DNS delivers accurate results but with high computational costs. Consequently, use of DNS data for estimation of uncertainty in RANS models can provide better decision making for engineers based on RANS results. In the present study, a turbulence model based on for power-law non-Newtonian fluid is developed and employed for simulation of flow in a pipe. Then, an efficient method is proposed for quantification of available model-form uncertainty. Moreover, it is assumed that uncertainties originating from various sources are combined together in calculation of Reynolds stress as well as viscoplastic stress. Deviation of the stresses, computed using RANS turbulence model, from DNS data are modeled through Gaussian Random Field. Thereafter, Karhunen-Loeve expansion is employed for uncertainty propagation in simulation process. Finally, the effects of these uncertainties on RANS results are shown in velocity field demonstrating the fact that the presented approach is accurate enough for statistical modeling of model-form uncertainty in RANS turbulence models. http://mme.modares.ac.ir/article-1-11556-en.pdf 2015-04-04 287 294 Turbulence Modeling non-Newtonian fluid uncertainty quantification Direct Numerical Simulation Karhunen-Loeve Expansion Vahid Esfahanian 1 AUTHOR Iman Rahbari 2 AUTHOR Mohammad Hossein Mortazavi 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE بررسی عوامل مؤثر بر راندمان توربین محور عمودی داریوس به روش آیرودینامیکی توربین داریوس یکی از انواع توربین‌های بادی محور عمودی است که علی‌رغم ساختار ساده، تحلیل بسیار پیچیده‌ای دارد. مکانیزم دینامیکی پیچیده جریان در اطراف این ماشین باعث شده مسئله بهینه‌سازی آیرودینامیکی آن هنوز یک مسئله باز باقی بماند. در این مقاله از روش تحلیلی چند تیوب جریانی دوگانه برای محاسبه اثر عوامل ضخامت پره، صلبیت، عدد رینولدز، گام زاویه‌ای و ضریب منظری بر راندمان و گشتاور راه‌اندازی توربین استفاده شده است. با توجه به اینکه روش تحلیلی چند تیوب جریانی دوگانه، یک روش نیمه تجربی است، ضرایب برآ و پسآی مقاطع مورد استفاده در زوایای حمله مختلف، با استفاده از اطلاعات آزمایشگاهی موجود وارد کد شده است. نتایج نشان می‌دهد افزایش ضخامت، عدد رینولدز و صلبیت موجب افزایش قابلیت خود راه‌اندازی توربین می‌شود. همچنین افزایش صلبیت موجب کاهش دامنه کاری توربین در سرعت‌های مختلف روتور خواهد شد. از طرفی افزایش ضریب منظری منجر به افزایش راندمان به‌خصوص در سرعت چرخش میانه می‌شود. همچنین نتایج نشان می‌دهند که توربین با صلبیت متغیر (توربین با پره منحنی) می‌تواند علاوه بر خود راه‌اندازی بهتر، در دامنه سرعت‌های روتور وسیع‌تری مورد استفاده قرار گیرد. اما بررسی پره با ضخامت متغیر نشان داد، تغییر ضخامت پروفیل در طول پره، تأثیر مثبتی بر خود راه‌انداز بودن توربین ندارد. افزایش گام زاویه‌ای، تأثیر مناسبی بر عملکرد دارد. مقایسه نتایج مطالعه حاضر با نتایج تجربی نشان می‌دهد کد استفاده شده از دقت مناسبی برخوردار است، اما با بالاتر رفتن سرعت دورانی روتور از سرعت دورانی نامی دقت این روش کاهش می‌یابد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-11832-fa.pdf 2015-04-04 295 301 توربین باد داریوس مقطع پره صلبیت Investigation of effective parameters on darrieus wind turbine efficiency with aerodynamics models Darrieus turbine is a type of vertical axis wind turbines that unlike it's simple structure, behavior analysis is a hard computational task. Because of the complex flows around the machines, aerodynamic optimization problem that still remains an open question. In this paper, a numerical algorithm based on the Double Multiple Stream tube model is used to calculate the effect of the parameters that influence the efficiency of the Darrieus turbine. This method is a semi-empirical method using lift and drag coefficients obtained from experimental data. The comparison between the results of the present study with the experimental measurements shows that although the developed algorithm gives acceptable results, but, for higher rotational speeds gets than nominal rotational velocity, the model accuracy gets lower. The aim of this paper is to find optimal conditions, parametrically analyze the effect of blade thickness, solidity, Reynolds number, pitch angle and aspect ratio on turbine efficiency and start. The results show that increasing thickness, Reynolds number and solidity cause an increase in the turbine self-start capability. On the other hand, increasing the solidity of the turbine will reduce working range, and increasing the aspect ratio will increase efficiency especially at the nominal rotational velocity. The results also show that the designed turbine having variable solidity, can have the benefits of both low and high solidity turbines simultaneously. But manufacturing variable thickness blades doesn't have proper justification. Limited increase in pitch angle can also have positive effect on efficiency. http://mme.modares.ac.ir/article-1-11832-en.pdf 2015-04-04 295 301 Wind turbine Darrieus section of blade solidity Alireza ArabGolarche 1 AUTHOR Mohammad Moghiman 2 AUTHOR Seyed Mohammad Javadi Malabad 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE بهینه سازی ابعاد و طراحی بهینه مسیر یک ربات جراح در این مقاله، هدف ارائه روندی است که بتوان با استفاده از آن معیار مهارت را در طراحی بهینه ابعاد و مسیر یک ربات جراح لاپراسکوپی به کار بست. این معیار وابسته به پیکربندی بازوی رباتیک است و برای محاسبه آن در هر نقطه از فضای کاری، نیاز به حل معادلات سینماتیک مستقیم و وارون و همچنین استخراج ماتریس ژاکوبین است. در مقاله حاضر، با استفاده از روش مونت کارلو، مهارت ربات در کل فضای کاری محاسبه شده است. برای یافتن طول بهینه رابط‌های ربات به منظور بیشنه شدن مهارت در جراحی، یک مساله بهینهسازی غیرخطی و مقید فرمول بندی شده و با استفاده از الگوریتم ژنتیک حل شده است. سپس، با داشتن ابعاد بهینه ربات که منجر به بیشینه شدن مهارت آن در فضای کاری می‌شود، مساله طراحی بهینه مسیر در فضای دکارتی حل شده است. در این حالت، مهارت ربات و خطای ردیابی مسیر به عنوان توابع هزینه بهینه سازی در نظر گرفته شده است. رویکرد ذکر شده بر روی یک بازوی ربات جراح با چهار درجه آزادی پیادهسازی شده و نتایج شبیه سازی که نشان دهنده کارآمدی روش است، نشان داده شده است. http://mme.modares.ac.ir/article-1-4375-fa.pdf 2015-04-04 302 308 جراحی رباتیک مهارت بازوی رباتیکی طراحی مسیر بهینه سازی Optimization of dimension and optimal path planning of a Surgical Robot The main purpose of this paper is to use the concept of manipulability index for finding the optimal link lengths of a surgical robot and then to plan an optimal path for it. This index depends on the configuration of the robot. In each configuration, the manipulability of the robot is calculated thorough the Forward and Inverse Kinematic and Jacobain. In the present paper, a nonlinear constrained optimization problem is formulated based on this index to find the optimum link lengths. The optimization problem is solved using Genetics Algorithm for entire work space of the robot. The manipulability index is calculated all over the workspace using the Mont-Carlo method. Afterward, using this set of optimal link lengths, the optimal path planning is presented in the Cartesian work space. This optimization is done by considering the manipulability criteria while the tracking error is minimized during performing an operation. The suggested procedure is implemented on a four degree of freedom robot manipulator. Several simulations scenarios are presented to demonstrate the capability of the procedure. The simulation results show the efficiency of the method. http://mme.modares.ac.ir/article-1-4375-en.pdf 2015-04-04 302 308 Robotic Surgery Manipulability Index path planning Optimization Anita Eslami Khotbesara 1 AUTHOR Behnam Miripour Fard 2 Head of Robotics Eng. Dept AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE بررسی خروج از خط خودرو ریلی سرعت بالا در مسیر قوسی شکل با جابجایی طولی به منظور جلوگیری از حوادث ناخوشایند، حفظ پایداری وسایل ریلی پرسرعت اهمیت حیاتی دارد، بدین منظور در تحقیق حاضر، دینامیک خودروی ریلی سرعت بالا شامل 38 درجه آزادی با اضافه کردن معادلات حرکت در جهت محور طولی مدل شده است. محاسبه‌ سرعت بحرانی برای خودروی ریلی مذکور با ریل الاستیک غیرخطی برای تماس چرخ و ریل نیز از دیگر دست آوردهای این تحقیق می‌باشد.. در این پژوهش به بررسی حرکت پایدار و رفتار هانتینگ سیستم پرداخته‌ و جهت شناسایی حرکت آشوبناک سیستم از تحلیل فرکانسی استفاده‌شده است. همچنین با رسم نگاشت پونکاره رفتار دینامیکی سیستم به نمایش ‌در آمده‌، که می‌تواند معیار خوبی‌ برای بررسی آشوبناک یا متناوب بودن رفتار سیستم باشد. رفتار بلندمدت مشخص می‌کند که در سرعت‌های کمتر از سرعت‌های بحرانی سیستم به سمت حالت پایدار نوسان خواهد‌کرد. در حرکت پایدار تا زمانی‌ که سرعت کمتر از سرعت بحرانی است، نوسان ادامه دارد. وقتی‌ سیستم به سرعت بحرانی می‌رسد حرکت سیکل محدود رخ خواهد داد و وقتی‌ سرعت بالاتر از سرعت بحرانی باشد دامنه ارتعاش به طور ملایم افزایش خواهد یافت. از منحنی پاسخ فرکانسی سیستم نتیجه می‌گردد که فرکانس هانتینگ محاسبه‌شده بر اساس ریل الاستیک خطی از مدل غیرخطی بیشتر خواهد بود. http://mme.modares.ac.ir/article-1-6962-fa.pdf 2015-04-04 309 318 دینامیک خودروی ریلی سرعت بالا هانتینگ نگاشت پونکاره خزش غیرخطی ریل الاستیک غیرخطی‌ Dynamic analysis of the derailment of high-speed railway vehicle on a curved path with longitudinal displacement In order to avoid unpleasant incidents, it is crucial to maintain the stability for a high-speed railway vehicle. In this research, a high-speed railway vehicle dynamics with 38 degrees of freedom was investigated, adding longitudinal movement equations. Another innovation of this investigation is to determine the critical velocity for the studied railway vehicle and using nonlinear elastic rail for the wheel and rail contact. In this study, the stable and hunting behavior of the system was investigated. To identify the chaotic motion of the system, frequency analysis has been performed. Also, by plotting the Poincaré map, dynamic behavior of the system is illustrated in a discrete state space, which could be a good criteria for the chaotic or periodic behavior of the system. Long-term behavior reveals that at Speeds lower than the critical speed, the system oscillates until it reaches the steady-state of the system. In steady motion, the oscillation continues until the critical speed When the system reaches the critical velocity, the motion on the limit cycle occurs for the first time and when the speed is higher than critical speed, the vibration amplitude increased smoothly. It was observed from the frequency response plot that the hunting frequency evaluated via the linear elastic rail is higher than that of derived using a nonlinear model. http://mme.modares.ac.ir/article-1-6962-en.pdf 2015-04-04 309 318 High-speed railway vehicle dynamics hunting Poincaré map nonlinear creep nonlinear elastic rail Mohamad-Reza Ghazavi 1 faculti member TMU AUTHOR Mehrdad Azari Nejad 2 AUTHOR Sasan Rahmanian 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE بهینه‌سازی فرآیند تطابق چندین ابر نقاط با استفاده از الگوریتم جدید ترکیبی جستجوی گرانشی و نلدر-‌‌ مید بهینه‌سازی، در بسیاری از شاخه‌های علوم کاربرد زیادی یافته است. در سال‌های اخیر، تئوری‌ها و روش‌های متعددی برای پیدا کردن پاسخ بهینه و توسعه روش‌های بهینه‌سازی ارائه شده است. الگوریتم‌های بهینه‌سازی الهام گرفته از طبیعت به ‌عنوان روش‌های ابتکاری، راه‌حل‌های مناسبی را برای مسائل پیچیده ارائه می‌نماید که یکی از کاربردهای این روش‌ها، مهندسی معکوس می‌باشد. در مهندسی معکوس، هر مجموعه از نقاط اسکن شده نسبت به یک دستگاه خاص تعریف می‌شوند. در فرآیند انطباق داده‌ها، مجموعه‌های این نقاط به‌ صورت مجزا، با هم ترکیب ‌شده و نسبت به یک سیستم مختصات واحد قرار می‌گیرند که این فرآیند،تطابق ابر نقاط نامیده می‌شود. در این پژوهش، قطعه کاربردی در آزمایش تجربی توسط ماشین اندازه‌گیری مختصات در دو وضعیت بدون انتقال و انتقال ‌یافته، اندازه‌برداری شده و فرآیند تطابق ابر نقاط بر روی آن پیاده‌سازی شده است. به کمک الگوریتم‌های‌ جستجوی گرانشی، جمعیت ذرات و ژنتیک، فرآیند تطابق بهینه‌سازی شده و پارامترهای تطابق (چرخش و جابه‌جایی) به‌دست‌ آمده است. از بین الگوریتم‌های ذکر شده، الگوریتم جستجوی گرانشی از دقت جابه‌جایی، دقت چرخشی و مقدار همگرایی بهتر و هم‌چنین زمان اجرای کمتری برخوردار بوده است. در نهایت الگوریتم ترکیبی ارائه ‌شده است که ترکیبی از الگوریتم‌های جستجوی گرانشی و نلدر- مید می‌باشد. در الگوریتم پیشنهادی، مقادیر حدس اولیه توسط الگوریتم گرانشی به‌دست آمده و در اختیار الگوریتم نلدر- مید قرار می‌گیرد تا پاسخ دقیق به‌دست آید. الگوریتم پیشنهادی در این پژوهش، ازنظر تعداد تکرار و مقدار همگرایی بر الگوریتم‌های جستجوی گرانشی و نلدر- مید برتری دارد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-9807-fa.pdf 2015-04-08 319 328 تطابق بهینه‌سازی الگوریتم ترکیبی الگوریتم جستجوی گرانشی Optimization of point clouds sets registration process using a hybrid algorithm of gravitational search and nelder-mead Optimization has found a widespread application in many branches of science. In recent years, different methods and theories have been developed to find optimal solutions. Optimization algorithms inspired by nature as heuristics solutions to complex problems. Reverse engineering is one of the applications of optimization methods. In reverse engineering a set of scan points are defined relative to a particular coordination. In data registration process the scanned data sets separated and combined to a single coordinate system are called the process of registration. In this research, applications part has been digitized by coordinate measuring machine(CMM) and the process of point clouds registration in experimental on two pieces in position (without translation and with translation case) has been implemented. Using gravitational search algorithm (GSA), particle swarm optimization (PSO) and genetic algorithm (GA) optimization process is optimized and the registration parameters (rotation and displacement) are obtained. The algorithms mentioned, GSA the accuracy displacement, rotational accuracy and better convergence rate and the run time is less. Finally, a hybrid algorithm is proposed which is a combination of GSA, and Nelder-Mead algorithms (GSA-NM). In the proposed algorithm, the initial guess values obtained by GSA and Nelder-Mead algorithm is provided to ensure an accurate response. The proposed hybrid algorithm is superior to GSA and Nelder-Mead, in terms of the number of iterations and the amount of convergence. http://mme.modares.ac.ir/article-1-9807-en.pdf 2015-04-08 319 328 Registration Optimization Hybrid algorithm Gravitational search algorithm Mohammad Khosravi 1 Phd Student AUTHOR khalili khalili 2 AUTHOR Hosseien Amirabadi 3 Assistant Professor of Birjand University AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE پایدار‌سازی گرادیان جاذبه وضعیت ماهواره با بوم طول‌متغیر در مدار دایره‌ای در این مقاله، روشی برای پایدار‌سازی گرادیان جاذبه سه‌محوره ماهواره در مدار دایره‌ای ارائه و بررسی شده است که در آن تنها از یک عملگر استفاده می‌شود. ماهواره‌ای با بوم طول‌متغیر، متشکل از دو جسم صلب شامل بدنه اصلی و جرم متصل به انتهای بوم در‌نظر گرفته می‌شود که در‌راستای بوم نسبت به هم امکان حرکت دارند. سیستم دارای ۴ درجه آزادی است و تنها ورودی کنترلی، نیروی بین این دو جسم است و در‌نتیجه، سیستم فرو‌تحریک‌شده می‌باشد. گشتاور گرادیان جاذبه تنها گشتاور خارجی سیستم فرض شده است. به‌دلیل این که سیستم فرو‌تحریک‌شده است و ساختار همیلتونی دارد، از رویکرد پورت‌همیلتونی بهره گرفته شده است. معادلات حرکت سیستم به‌فرم همیلتونی استخراج شده و نقاط تعادل و مقادیر ورودی لازم برای آن به‌دست آمده است. از دینامیک خطی سیستم حول نقاط تعادل می‌توان نتیجه گرفت که دینامیک خطی پیچش و تغییر طول بوم مستقل از دینامیک خطی گردش-غلتش است. بنابراین، دینامیک گردش-غلتش، به‌صورت خطی کنترل‌ناپذیر است. برای طراحی کنترل‌کننده، از روش شکل‌دهی انرژی و تزریق میرایی استفاده شده است. شرایط لازم برای این که قانون کنترلی شکل‌دهی انرژی، پایدار‌ساز باشد به‌دست آمده و دینامیک حلقه‌بسته بررسی شده است. سیستم حلقه‌بسته، دارای منیفولد مرکزی است. در نهایت، به‌وسیله‌ شبیه‌سازی، عملکرد سیستم حلقه‌بسته، میل‌کردن مسیر حالت به منیفولد مرکزی و همگرایی غیرنمایی آن نمایش داده شده است. http://mme.modares.ac.ir/article-1-5953-fa.pdf 2015-04-08 329 340 کنترل وضعیت پایدار‌سازی گرادیان جاذبه سیستم‌های پورت‌همیلتونی سیستم‌های فرو‌تحریک‌شده Gravity gradient attitude stabilization of a satellite with varying-length boom in circular orbit In this paper, a method of tri-axial gravity gradient stabilization of satellite in circular orbit is proposed and investigated. In this method, only one actuator is employed. A satellite with varying-length boom is considered consisting of two rigid bodies having the freedom of moving in the boom direction. The only control input is the force between these two bodies to control the varying-length boom. The gravity gradient torque is considered as the only external torque acting on the satellite. The system is under-actuated and has Hamiltonian structure. So, the port-Hamiltonian approach is utilized. The equations of motion of the system are obtained in Hamiltonian formulation. The equilibrium points and their required control inputs are determined. The linearization around the equilibria is carried out and it can be seen that the linear dynamics of pitch-boom and roll-yaw are decoupled. Therefore, the roll-yaw dynamics is linearly uncontrollable. The method of energy shaping and damping injection is used for controller design. The conditions on the energy shaping control law to stabilize the system are determined. Further, the resulting closed-loop system is analyzed. The closed-loop system has center manifolds. Finally, the performance of the closed-loop system, convergence of state trajectory to the center manifold and its non-exponential convergence is shown by simulation. http://mme.modares.ac.ir/article-1-5953-en.pdf 2015-04-08 329 340 Attitude control Gravity gradient stabilization port-Hamiltonian systems Under-actuated systems Majid Mohammadi Moghadam 1 Dept. of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran AUTHOR Salman Farsi 2 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE مطالعه تجربی پایدارسازی یک شعله غیرپیش‌آمیخته آشفته با محیط متخلخل در این تحقیق پایدارسازی شعله‌ی غیرپیش‌آمیخته‌ی مغشوش به‌کمک محیط متخلخل، به‌صورت تجربی بررسی شده است. یکی از راه‌کارهای ارائه شده برای پایدار کردن شعله و رسیدن به فن‌آوری احتراق با توان حرارتی بالا استفاده از محیط متخلخل در مشعل است. برای انجام آزمایش‌ها از یک مشعل غیرپیش‌آمیخته با سوخت گاز طبیعی استفاده شده است. آزمایش‌ها ابتدا برای شعله غیرپیش‌آمیخته‌ی معمولی و سپس برای شعله غیرپیش‌آمیخته‌ی پایدار شده با محیط متخلخل انجام شده است. در شعله معمولی اثرات سرعت سوخت، سرعت هوا و نسبت هم‌ارزی بر طول شعله و مرز پایداری آن بررسی شده است. در شعله پایدار شده از محیط متخلخل سرامیکی کاربید سیلیسیم با چگالی‌های حفره 10، 20 و 30 حفره در اینچ (به‌ترتیب 4، 8 و 12 حفره در سانتی‌متر) و در فواصل 5، 10 و 15 سانتی‌متری از مشعل استفاده شده است. شعله‌ی پایدار شده با محیط متخلخل به چهار رژیم تقسیم‌بندی شده است. با توجه به آزمایش‌ها مشاهده شد که شعله معمولی در مخلوط‌های غنی تشکیل می‌شود و با افزایش نسبت هم‌ارزی طول شعله افزایش می‌یابد. با توجه به نتایج به‌دست آمده در شعله پایدار شده با افزایش چگالی حفره امکان تشکیل شعله داخل محیط متخلخل افزایش می‌یابد. هم‌چنین مشاهده شد که تشکیل شعله در داخل محیط متخلخل در متوسط نسبت هم‌ارزی 63/0 بوده که تقریبا با نسبت هم‌ارزی تشکیل شعله داخل محیط متخلخل در یک مشعل متخلخل پیش آمیخته برابر است. http://mme.modares.ac.ir/article-1-10647-fa.pdf 2015-04-12 341 349 احتراق پایداری شعله مشعل غیرپیش‌آمیخته‌ محیط متخلخل Experimental study of a non-premixed turbulent flame stabilization with a porous medium In this paper the stabilizing of non- premixed turbulent flame with a porous medium is studied experimentally. One of the approaches taken to stabilize the flame in high thermal capacity is the usage of the porous medium on the burner. A non-premixed burner with natural gas fuel is used. The First, tests are carried out for the conventional burner and then for the combined burner with the carbide ceramics porous medium. In the conventional burner effects of fuel and air velocity and equivalence ratio on flame length, flame lift off and the stability limit are discussed. Porous silicon carbide ceramics with pore densities of 10ppi, 20ppi and 30ppi are used in the combined burner. Experiments are done at 5cm, 10cm and 15cm distances of porous medium from the burner. The viewed flames in the combined burner are grouped into four regimes. In conventional burner flame in a rich mixture is formed and flame length raise with increasing equivalence ratio. The results show that make less in pore density of the medium increases the possibility of flame formation in the porous medium. Moreover it is observed the flame is formed in the porous medium in an average equivalence ratio of φ=0.63, which is almost the equivalence ratio which a immersed flame is formed in a premixed porous burne. http://mme.modares.ac.ir/article-1-10647-en.pdf 2015-04-12 341 349 Combustion flame stability non- premixed flame porous medium Seyed Abdolmahdi Hashemi 1 Kashan Univ. AUTHOR Ehsan Noori 2 AUTHOR Alireza Aghaei 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE تحلیل تجربی اثر عملیات حرارتی و میزان تغییر شکل بر نحوه اتصال فولاد- آلومینیم در فرآیند اتصال چرخشی سرد اتصال چرخشی سرد فرآیندی جدید جهت تولید لوله‌های کامپوزیتی لایه‌ای می‌باشد که بر مبنای فرآیند فلوفرمینگ ابداع شده است. استحکام اتصال در این فرایند به ضخامت اولیه ورق، مقدار تغییر شکل، دمای اتصال، استحکام ورق‌های اولیه، عملیات حرارتی پس از اتصال و پارامتر های تولید مانند نرخ پیشروی، سرعت دوران اسپیندل بستگی دارد. در کار حاضر بررسی تاثیر میزان کاهش ضخامت، دمای عملیات حرارتی و زمان عملیات حرارتی بر استحکام اتصال چرخشی فولاد و آلومینیم انجام شده است. استحکام اتصال ایجاد شده از طریق فرآیند اتصال چرخشی با استفاده از آزمون پوست‌کنی یا لایه کنی 180درجه اندازه‌گیری و بررسی‌های ساختاری نیز با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام شده است. از بین پارامترهای بررسی شده، دمای عملیات حرارتی و به دنبال آن درصد کاهش ضخامت بیشترین تاثیر را بر روی استحکام اتصال دارند و تاثیر زمان عملیات حرارتی با توجه به محدوده سطوح انتخابی در این مطالعه نسبت به دو عامل دیگر ناچیز است. نتایج نشان می‌دهد که افزایش دمای عملیات حرارتی تا حد معینی در اثر نفوذ اتم های فلزات در شبکه های یکدیگر منجر به افزایش استحکام اتصال می‌شود، اما افزایش بعد از آن باعث کاهش استحکام اتصال می‌شود . همچنین مطالعات نشان داد که بهترین شرایط 55 درصد کاهش ضخامت، دمای عملیات حرارتی 475 درجه سانتی‌گراد و زمان عملیات حرارتی 120 دقیقه است که در این شرایط استحکام اتصال نمونه به استحکام تسلیم فلز پایه می‌رسد http://mme.modares.ac.ir/article-1-5700-fa.pdf 2015-04-12 350 356 اتصال چرخشی سرد عملیات حرارتی درصد کاهش ضخامت Experimental investigation of heat treatment and deformation rate effects on aluminum-steel bonding in cold spin-bonding process Cold spin bonding is a new invented method for producing layered composite tubes based on flow-forming process. Bonding strength in this process is dependent to parameters such as initial thickness, rate of deformation, bonding temperature, initial strength, heat treatment temperature, duration of heat treatment and also production parameters like feed rate and spindle RPM. In the present work, effect of rate on thickness reduction, heat treatment temperature and duration of heat treatment on bonding strength of steel and aluminum have been studied. The strength of bonding which produced by cold spin bonding has been measured by peel test and structure investigation has been done by scanning electron microscopy. Among the parameters, heat treatment temperature and after that thickness reduction rate have the most effects on bonding strength and heat treatment duration has less effect in comparison. The results show that the increase of heat treatment temperature up to a certain level increase bonding strength, but above that level the strength will decrease. . This study also has shown that the best condition occur in %50 thickness reduction, heat treatment temperature of 475 degree and 120 minutes of heat treatment in which bonding strength reaches to yield strength of base metal. http://mme.modares.ac.ir/article-1-5700-en.pdf 2015-04-12 350 356 Cold Spin Bonding Heat treatment Thickness Reduction Rate Styles Abolfazl Masomi 1 AUTHOR Siavash Ail Babaei 2 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE بررسی تجربی و ارائه مدل برای پیش‌بینی رفتار تراکم پودرهای فلزی و سرامیکی تحت بار ضربه‌ای هدف از این مقاله، بررسی تجربی و عددی خواص مکانیکی قطعه تولیدشده با فرآیند تراکم پودر تحت بارگذاری ضربه ای با نرخ پایین توسط سامانه چکش پرتابه ای است. در بخش تجربی، به بررسی تأثیرپذیری چگالی، مقاومت خمشی و مدول الاستیسیته قطعه تولیدی از اندازه دانه و سطوح انرژی متفاوت پرداخته می شود. در این راستا از دو نوع پودر آلومینیوم خالص و همچنین ترکیب آن با سرامیک در سه اندازه متفاوت استفاده می شود. در بخش عددی، روش تحلیل ابعادی بکار گرفته می‌شود که در این روش با استفاده از مشخصه و داده‌های تجربی که به‌صورت ورودی و خروجی دسته‌بندی می‌شوند، مدل های بی‌بعدی برای چگالی، مقاومت خمشی و مدول الاستیسیته به شکل توابع ریاضی ارائه می شود. هدف از تعیین این مدل، پیش‌بینی قابل‌اطمینان و رضایت بخشی برای خواص نهایی قطعه تحت شرایط بارگذاری ضربه ای است. برای محاسبه بردار ضرایب خطی از روش تجزیه مقادیر منفرد حاصل از پارامترهای بی‌بعد استفاده می شود. برای اعتبار سنجی نتایج به‌دست‌آمده از توابع ریاضی ارائه‌شده، مقایسه ای بین این نتایج و داده های تجربی انجام می شود. بررسی خطای داده های آموزشی و پیش‌بینی بر اساس مجذور میانگین مربعات خطاها و ضریب تبیین نشان می‌دهد که نتایج به‌دست‌آمده از توابع ریاضی صحت قابل قبولی را دارا هستند؛ بنابراین، استفاده از مدل های ریاضی ارائه‌شده برای خواص نهایی قطعه تحت بارگذاری ضربه ای مطلوب است. http://mme.modares.ac.ir/article-1-8129-fa.pdf 2015-04-12 357 366 بارگذاری ضربه ای تراکم پودر چکش پرتابه ای روش تجزیه مقادیر منفرد روش تحلیل ابعادی Experimental investigation and a model presentation for predicting the behavior of metal and alumina powder compaction under impact loading The purpose of this paper is to investigate those products which are produced by powder compaction procedure under the low rate impact loading by a drop hammer, both theretically and numerically. Experimental section includes checking the efficiency of density, bending strength and elasticity modulus of the product from grain size and different levels of energy. Two kinds of pure aluminum powder in three different size and also their combination with ceramic are used to obtain this. In the numerical section, dimension analysis method is applied in which non-dimensional models for density, bending strength, and elasticity modulus are presented in form of mathematical functions by means of experimental characteristics and data which are categorized to input and output. The purpose of determination of this model is to reach a reliable and satisfactory prediction for final properties of products subjected to impact loading condition. It is worth to note that singular value decomposition approach is used for calculation of linear coefficients vector which has been obtained by non-dimensional parameters.A comparison between these results and experimental data is done by mathematical functions in order to validate the results. The investigation of training and prediction data errors which has been based on root of mean of squares of error and coefficient of determination shows that the obtained results through mathematical functions have acceptable accuracy; hence utilization of the presented mathematical models for predicting the final properties of product subjected to impact loading is desirable. http://mme.modares.ac.ir/article-1-8129-en.pdf 2015-04-12 357 366 Impact Loading Powder Compaction Drop hammer Singular Value Decomposition method Dimensional approach Hashem Babaei 1 AUTHOR Tohid Mirzababaie Mostofi 2 AUTHOR Majid Alitavoli 3 AUTHOR Mojtaba Namdari 4 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE یک روش معکوس برای تعیین ثابتهای الاستیک مواد اورتوتروپیک، مونو کلینیک و غیر همسانگرد سه بعدی شناسایی ثابت‌های الاستیک مواد غیر همسانگرد سه بعدی خیلی پیچیده‌تر از شناسایی ثابت‌های الاستیک مواد دوبعدی غیرهمسانگرد است. این پیچیدگی به دلیل بیشتر بودن تعداد ثابت‌های الاستیک در مواد سه بعدی است. در این مقاله یک روش معکوس برای تعیین ثابت‌های الاستیک مواد اورتوتروپیک ، مونوکلینیک و غیرهمسانگرد سه بعدی با استفاده از اندازه‌گیری‌های الاستواستاتیک ارائه می‌‌شود. داده‌های اندازه‌گیری کرنش در تعدادی نقطه نمونه‌برداری که از چند آزمایش‌ الاستواستاتیک استخراج شده‌اند به عنوان پاسخ الاستیک ماده درنظر گرفته شده‌اند. تحلیل مسأله با حداقل کردن اختلاف بین کرنش‌های اندازه‌گیری و مقادیر محاسباتی متناظر آن در نقاط نمونه برداری انجام می‌‌شود. روش المان محدود برای تحلیل حساسیت و روش هموارسازی تیخونوف برای پایدار کردن روند حل مورد استفاده قرار می‌‌گیرند. طراحی یک آزمایش الاستواستاتیک منحصر به فرد که در آن کلیه ثابت‌های الاستیک نمود داشته باشند خیلی مشکل است و غیر ممکن به‌ نظر می‌‌رسد. با استفاده از داده‌های استخراج شده از چند آزمایش مختلف قادر خواهیم بود اطلاعات کافی برای دستیابی به یک جواب پایدار و کم‌خطا را استخراج نماییم. در تحقیق حاضر 9 ثابت مواد اورتوتروپیک، 13 ثابت مواد مونوکلینیک و 21 ثابت مواد غیرهمسانگرد بطور موفق شناسایی شده‌اند. با ارائه چند مثال عددی تأثیر پارامترهای مختلف بر روی دقت و عملکرد روش پیشنهادی مورد مطالعه قرار می‌‌گیرد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-9137-fa.pdf 2015-04-12 367 376 ثابتهای الاستیک مواد غیرهمسانگرد روش المان محدود روش معکوس An inverse method for determination of elastic constants of three-dimensional orthotropic, monoclinic and anisotropic materials Identification of elastic constants of three-dimensional anisotropic materials is much more complicated than the corresponding one in two-dimensional materials. This is because of the increased number of the elastic constants in three-dimensional materials. In this paper, an inverse method for determination of elastic constants of three-dimensional orthotropic, monoclinic and anisotropic materials using elastostatic measurements is presented. Strain measurements at some sampling points obtained from several elastostatic experiments are considered as the elastic response of the material. The solution is based on minimization of the difference between measured strains and the corresponding calculated ones at sampling points. The finite element method is used for sensitivity analysis, while the Tikhonov regularization method is used for stablizing the solution. Designing a single elastostatic experiment in which all of the material parameters affect the response distinctively is very difficult and seems impossible. By using the data obtained from a few different experiments, we are able to collect enough information to reach a stable and accurate solution. In the present research, 9 constants of orthotropic materials, 13 constants of monoclinic materials and 21 constants of anisotropic materials have been successfully identified. Effects of different parameters on accuracy and efficiency of the proposed method are studied by presenting several numerical examples. http://mme.modares.ac.ir/article-1-9137-en.pdf 2015-04-12 367 376 Elastic constants anisotropic materials finite element method Inverse method Razieh Izadi 1 AUTHOR Mohammad Rahim Hematian 2 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE افت فشار و انتقال حرارت جریان نانوسیال آب/اکسید تیتانیوم درون کانال دایره‌ای، مربعی و مستطیلی هزینه انرژی در دهه های اخیر بشدت افزایش پیدا کرده است. لذا نیاز مبرم به نوع جدیدی از سیال کاری برای بهبود عملکرد گرمایی سیستم ها و کاهش مصرف انرژی احساس می شود. یکی از سیستم های گرمایی پرکاربرد مبدل های حرارتی هستند. در طراحی مبدل حرارتی مطالعه مشخصه‌های هیدرولیکی و گرمایی جریان کاملا توسعه یافته داخل کانال با سطح‌مقطع‌های مختلف از اهمیت ویژه ای برخوردار است. بنابراین در پژوهش حاضر رفتار گرمایی و هیدرولیکی جریان آرام سیال پایه(آب) و نانوسیال آب/اکسید تیتانیوم درون کانال با سطح‌مقطع‌های دایره‌ای، مربعی و مستطیلی بطور تجربی مطالعه می‌شود. این پزوهش کمک می‌کند تا تاثیر غلظت نانوذرات، عدد رینولدز و شکل سطح‌مقطع را روی انتقال حرارت و افت فشار نانوسیال بررسی کنیم. آزمایش‌ها برای نانوسیال آب/اکسید تیتانیوم با سه غلظت حجمی0، 2/0 و 5/0 تحت رژیم جریان آرام با دمای ثابت سطح انجام شده‌اند. تحلیل اطلاعات نشان می‌دهد که افت فشار کانال غیردایروی نسبت به کانالهای دایروی کمتر است و اضافه شدن نانوذرات به سیال پایه افت فشار جریان داخل کانالها را چندان افزایش نمی‌دهد. همچنین نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهند که عدد ناسلت کانال دایره‌ای نسبت به کانالهای غیر دایروی برای سیال پایه و نانوسیال بیشتر است. اما افزایش نسبی عدد ناسلت کانالهای غیر دایروی نسبت به کانال دایره‌ای بیشتر است زیرا افزودن نانوذره‌ها به سیال پایه موجب کاسته شدن از اثرات منفی گوشه‌های تیز کانالهای غیر دایروی و بهبود انتقال حرارت می‌شود. http://mme.modares.ac.ir/article-1-6148-fa.pdf 2015-04-12 377 382 انتقال حرارت نانوسیال سطح‌مقطع‌های مختلف تجربی Water/TiO2 nanofluid flow heat transfer and pressure drop through ducts with circular, square and rectangular cross-sections Energy costs have soared rapidly in the last decades. Thus there is a tremendous need for new kinds of working fluids to improve the heating systems performances and to reduce energy consumption. One of the most applicable heating systems are heat exchangers. Study of thermal hydraulic characteristics for laminar fully developed flow through conduits with different cross-sections is significant in the design of heat exchangers. In the present investigation, the thermo-hydraulic behavior of nanofluid trough conduits with circular, square and rectangular cross sectional shapes is studied, experimentally. This investigation aims to study the effect of Reynolds number and shape of cross-section on heat transfer and pressure drop of nanofluid flow. The experiments were conducted for TiO2/water nanofluid with three volume fractions 0, 0.2 and 0.5 under laminar flow regime with constant wall temperature. Analyzed data indicate that friction factors of square and rectangular cases are more than that of circular cross section. Also, it is seen that the addition of nano powder with low volume fraction (0-0.5%) to base fluids does not increase the friction factor remarkably at both circular and non-circular cases. The results show that the Nusselt number of flow through the conduit with circular cross-section is higher than that of non-circular cases. Moreover, it is observed that adding nano powder o base fluid improves heat transfer in sharp corners and therefore its effect is more pronounced in non-circular cross sections. http://mme.modares.ac.ir/article-1-6148-en.pdf 2015-04-12 377 382 Heat Transfer nanofluid Different Cross-Sections Empirica Amir Dhshiri Parizi 1 AUTHOR Mohammad Reza Salimpour 2 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE شبیه‌سازی پدیده آوالیاسانی حباب با کمک روش شبکه بولتزمن در مقاله حاضر به بررسی جریان تراکم پذیر ناشی از موج ضربه‌ای و نوسان حباب با مرز متحرک به روش شبکه بولتزمن می‌پردازیم. شبکه بولتزمن در پیش‌بینی جریان‌های تراکم پذیر با ماخ بالا ناموفق است، اما با تلاش‌هایی که در سال‌های اخیر صورت گرفته است، مدل‌های جدیدی برای پایدار کردن جواب‌های معادلات تراکم پذیر ایجادشده است. روش لکس وندروف اصلاح‌شده که حل پایداری دارد، برای گسسته سازی معادلات بولتزمن استفاده‌شده است. از مدل‌های تراکم پذیر بر مبنای الگوی اویلری و الگوی سرعت‌های چندگانه نویر استوکسی برای شبیه‌سازی جریان تراکم پذیر در شبکه بولتزمن در این تحقیق استفاده‌شده است. دینامیک حباب تراکم پذیر به کمک معادله رایلی- پلسه به‌دست‌آمده است. شبیه‌سازی موج ضربه در حباب به کمک سایر روش‌های دینامیک سیالات محاسباتی انجام‌شده است، اما به علت ضعف‌هایی که روش شبکه بولتزمن در جریان تراکم پذیر داشت، تاکنون تلاشی برای بررسی فیزیک این پدیده با این روش انجام‌نشده است. هدف از این شبیه‌سازی دستیابی به شناختی از توزیع خواص ترمودینامیکی در راستای شعاع حباب هنگام فروریزش حباب و درنهایت شکل‌گیری پدیده آوالیانسانی که ناشی از برخورد امواج شوک در مرکز حباب است، با روش شبکه بولتزمن می باشد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-8935-fa.pdf 2015-04-12 383 391 جریان تراکم پذیر موج ضربه شبکه بولتزمن لکس وندروف اصلاح‌شده رایلی- پلسه Simulation of Bubble Sonoluminescing Phenomena with Lattice Boltzmann Method In the present Paper, solution methods for simulating compressible flows and shock wave simulation by using Lattice Boltzmann Method(LBM) and simulation of shock wave in the bubble with a moving boundary is evaluated. The standard LBM is found to be incapable of predicting compressible flows and confront instabilities in high Mach number flows. But with some efforts that has been made in recent years, new models for stable solutions of the compressible equations are established. Modified Lax–Wendroff finite difference scheme that has stabale solutions has been used for discretizing Lattice Boltzmann equation. In this study models based on the compressible Euler and compressible multispeed Navier-Stokes to simulate compressible lattice Boltzmann method have been used. The dynamics of compressible bubble busing Rayleigh-Plesset equation have been obtained. Simulation of shock wave in the bubble with other computational fluid dynamics methods has been carried out, However, due to the weakness of the Lattice Boltzmann method for compressible flow, no effort to study the physic of this phenomena has been done with this method. The purpose of this simulation is to achieve a distribution of thermodynamic properties through the radius while collapsing and eventually forming the Sonoluminescence phenomena that caused by the collision of shock waves in the center of the bubble to one other,with lattice boltzmann method. http://mme.modares.ac.ir/article-1-8935-en.pdf 2015-04-12 383 391 Compressible flow Shock Wave Lattice Boltzmann Modified Lax-wendroff Rayleigh Plesset Mohammad Hassan Rahimyan 1 AUTHOR Reza Sadeghi 2 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE تأثیر پارامترهای برشی و دامنه ارتعاش بر نیروی برشی در کنارتراشی ارتعاشی آلیاژ آلومینیم Al7022 کاهش نیروی برشی در یک فرآیند ماشینکاری دارای مزایای فراوانی از جمله افزایش عمر ابزار و بهبود کیفیت سطح ماشینکاری‌شده است. یکی از تکنیک‌های نوین برای کاهش نیروی برشی، براده برداری به کمک ارتعاش آلتراسونیک است. در این مقاله، فرآیند فرزکاری به کمک ارتعاش آلتراسونیک یک بُعدی روی آلیاژ آلومینیم Al7022 مطالعه شده است. با طراحی یک مکانیزم مؤثر برای اِعمال ارتعاش آلتراسونیک به قطعه‌کار، تأثیر پارامترهای سرعت برشی، نرخ پیشروی، عمق برش شعاعی و دامنه ارتعاش بر مؤلفه‌های سه‌گانه نیروی برشی و برآیند آنها در هر دو فرآیند فرزکاری معمولی و فرزکاری به کمک ارتعاش آلتراسونیک مورد بررسی تجربی قرار گرفته است. اِعمال ارتعاش آلتراسونیک به فرزکاری، بیشترین تأثیر را بر مؤلفه پیشروی نیروی برشی که در راستای ارتعاش قطعه‌کار است، گذاشته و به طور متوسط آن را 5/33٪ کاهش داده است. هرچه سرعت برشی کوچکتر و دامنه ارتعاش بزرگتر باشد، میزان جدایش ابزار و قطعه‌کار در قسمت‌هایی از هر سیکل ارتعاشی افزایش یافته و مؤلفه پیشروی نیروی برشی کاهش بیشتری می‌یابد. برآیند نیروی برشی نیز به طور متوسط 8/10% در فرزکاری ارتعاشی نسبت به فرزکاری معمولی کاهش یافته است. http://mme.modares.ac.ir/article-1-1078-fa.pdf 2015-04-14 392 396 فرزکاری به کمک آلتراسونیک فرزکاری معمولی نیروی برشی دامنه ارتعاش سرعت برشی The Effect of Cutting Parameters and Vibration Amplitude on Cutting Forces in Vibration-Assisted Side Milling Process of Al7022 Aluminum Alloy Reduction of cutting force in a machining process offers several advantages including increase in tool life, and improvement in the quality of the machined surface. One the new techniques for reducing cutting force relates to ultrasonic vibration assisted machining. In the present paper, one-dimensional ultrasonic vibration-assisted side milling process of Al7022 aluminum alloy has been studied. In order to investigate the effect of cutting speed, feed rate, radial depth of cut, and vibration amplitude on three cutting force components and their resultant, a special experimental setup has been designed and established which applies one dimensional ultrasonic vibration to work piece. Applying the ultrasonic vibrations on milling process, affects mostly on feed component of cutting force which is unidirectional with the work piece vibration, and decreases it by 33.5% in average. Decrease in cutting speed and increase in vibration amplitude, results to increase the separation of tool and work piece from each other in a portion of each vibration cycle, and larger decrease of the feed force. The average decrease of the resultant cutting force in ultrasonic-assisted milling process is 10.8%. http://mme.modares.ac.ir/article-1-1078-en.pdf 2015-04-14 392 396 Ultrasonic Assisted Milling Conventional Milling cutting force Vibration Amplitude Cutting Speed Mohammad Mahdi Abootorabi Zarchi 1 Assist. Prof., Mech. Eng., Yazd Univ., Yazd, Iran AUTHOR Mohammad Reza Razfar 2 AUTHOR Amir Abdullah 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE شناسایی سیستم‌های هایبرید آفین تکه‌ای خطی با استفاده از شبکه عصبی آدلاین سیستم‌های هایبرید، دسته‌ای از سیستم‌های دینامیکی هستند که رفتار آن‌ها، بر اساس برهم‌کنش رفتارهای دینامیکی گسسته و پیوسته بیان می‌شود. یکی از زیرمجموعه‌های سیستم‌های هایبرید، سیستم‌های آفین تکه‌ای خطی هستند. شناسایی مدل‌های آفین تکه‌ای خطی، شامل تخمین پارامترهای زیرسیستم‌های آفین و ضرایب مربوط به ابر صفحات تفکیک‌کننده فضای حالت- ورودی می‌شود. در این مقاله، جهت تقسیم‌بندی همزمان فضای حالت- ورودی و استخراج ماتریس‌های مشخصه، از الگوریتم خطای محدود و شبکه عصبی آدلاین استفاده خواهد شد. لازم به ‌ذکر است که در این‌ روش، نیازی به تعیین تعداد زیرسیستم‌های خطی سیستم نیست. همچنین روش شناسایی پیشنهادی بر اساس داده‌برداری برخط از سیستم توسعه داده‌شده است. همچنین از دیگر مزایای این روش، می‌توان به سادگی الگوریتم آن اشاره کرد که امکان استفاده از آن در کاربردهای عملی را فراهم می‌آورد. در ادامه، از روش مذکور جهت شناسایی یک مثال ریاضیاتی مرجع استفاده شده است. با مقایسه نتایج به دست آمده با مقالات مرجع، ثابت می‌شود که این ‌روش، عملکرد مطلوبی در تقسیم‌بندی فضای حالت- ورودی و استخراج ماتریس‌های مشخصه خواهد داشت. در انتهای کار با استفاده از روش ارائه‌شده در این مقاله، به شناسایی یک منبع فعال ذخیره‌سازی آب که معادلات آن به‌ صورت یک سیستم آفین تکه‌ای خطی بیان می‌شود، پرداخته شده است. http://mme.modares.ac.ir/article-1-7905-fa.pdf 2015-04-14 397 404 سیستم‌های هایبرید سیستم آفین تکه‌ای خطی شناسایی سیستم الگوریتم خطای محدود شبکه عصبی آدلاین Piecewise Affine Hybrid System Identification Using Adaline Neural Network Hybrid systems are a group of dynamical system which their behavior described by the interaction of discrete and continuous dynamical system behaviors. One of the subsets of hybrid systems, is piecewise affine system. Piecewise affine system identification, consists of estimating the parameters of each subsystem and the coefficients of the state-input boundary hyperplanes. In order to clustering the state-input space and estimating the feature matrixes simultaneously, bounded error algorithm and adaline neural network are used. It should be said that in this method, there is no need to know the number of linear subsystems of the piecewise affine system. Moreover, it should be noted that the identification method is extended based on on-line data acquisition from system. In continuation, this method is used to identify a benchmark mathematical piecewise affine system. By comparing the results with the reference paper, it is proven that this method has a good performance in clustering the state-input space and estimating the feature matrixes. In the end, by using the proposed method, an active water tank which its equations are described by the form of a piecewise affine system is identified. http://mme.modares.ac.ir/article-1-7905-en.pdf 2015-04-14 397 404 Hybrid Systems Piecewise Affine System System Identification Bounded Error Algorithm Adaline Neural Network Esmaeil Khanmirza 1 AUTHOR Alireza Mousavi 2 AUTHOR Milad Nazarahari 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE تأثیر زیست‌دیزل سویا بر عملکرد و آلاینگی موتور اشتعال تراکمی سریع بیودیزل یک جایگزین تجدیدپذیر و پایدار برای سوخت‌های فسیلی می‌باشد که از روغن‌های گیاهی و چربی‌های جانوری بدست می‌آید. در این مقاله به بررسی آزمایشگاهی استفاده از متیل استر روغن سویا (زیست‌دیزل) در سوخت نفت‌گاز با نسبت اختلاط‌های B0، B2، B5 و B10 پرداخته شده است. در این مطالعه مشخصه‌های عملکردی و آلایندگی سوخت نفت‌گاز معمولی و مخلوط‌های سوخت زیست‌دیزل با هم مقایسه شده است. آزمون‌ها در شرایط پایا با یک موتور دیزل پاشش مستقیم 90 کیلوواتی مجهز شده به سامانه چرخش مجدد گازهای خروجی و بدون اصلاحات در زینه بندی موتور انجام شده است. نتایچ تجربی مصرف سوخت ویژه ترمزی، گشتاور و دمای گازهای خروجی و همچنین نتایج تجربی آلاینده‌هایی همچون دی‌اکسید کربن، دوده، اکسید نیتروژن، مونواکسیدکربن و هیدروکربن‌های نسوخته ارائه و در مورد آنها بحث شده است. نتایج تجربی مشخصه‌های عملکردی موتور در شرایط مختلف (بار و دور موتور مختلف) افت کمی در توان موتور و افزایش محسوس در مصرف سوخت ویژه ترمزی به دلیل ارزش حرارتی کوچکتر زیست‌دیزل نشان داد. آلاینده‌های دوده، مونواکسیدکربن و هیدروکربن با افزایش درصد اختلاط زیست‌دیزل در مقایسه با نفت‌گاز خالص افزایش یافت. هر چند افزایش در آلاینده‌های اکسید نیتروژن و دی‌اکسیدکربن با افزایش درصد اختلاط زیست‌دیزل مشاهده شد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-4230-fa.pdf 2015-04-14 405 411 زیست‌دیزل موتور دیزل عملکرد آلایندگی مصرف ویژه سوخت ترمزی Effect of Soybean Biodiesel on Performance and Emissions of a High-Speed Compression-Ignition Engine Biodiesel is a renewable and sustainable alternative fuel that is derived from vegetable oils and animal fats. In this paper an experimental investigation is conducted to evaluate the use of soybean oil methyl ester (biodiesel) in the diesel fuel at blend ratios of B0, B2, B5 and B10. In this study, the performance and emissions characteristics of conventional diesel fuel and biodiesel fuel blends were compared. The tests were performed at steady-state conditions in a direct injection diesel engine with 90 kW power that was equipped with EGR and with no modification of calibration. The experimental results of brake-specific fuel consumption (BSFC), torque and exhaust temperature as well as carbon dioxide (CO2), smoke, nitrogen oxide (NOx), carbon monoxide (CO) and unburned hydrocarbon (UHC) emissions were presented and discussed. The results of engine performance parameters at different conditions (different load and engine speed) showed that a negligible loss of engine power and a significant increase in brake specific fuel consumption due to lower heating value of biodiesel. Smoke, CO and HC emissions were decreased by increasing blends of soybean oil as compared to pure diesel. However the increase in engine NOx and CO2 emissions were observed with the increase of biodiesel percentage in the blended fuel. http://mme.modares.ac.ir/article-1-4230-en.pdf 2015-04-14 405 411 biodiesel Diesel engine performance Emission brake-specific fuel consumption (BSFC) Arman Hamidi 1 AUTHOR Seyed Mostafa Mirsalim 2 Faculty of Amirkabir University of Technology AUTHOR Barat Ghobadian 3 Faculty of Tarbiat Modares University AUTHOR Amirhossein Parivar 4 AUTHOR Saeed Abdolmaleki 5 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE تاثیر عوامل اساسی بر مقدار جمع شوندگی کرنش در لوله‌های زانویی تحت فشار در اثر ممان های تناوبی استفاده از لوله‌های زانویی در نیروگاهها و صنایع بزرگ جهت انتقال و جا‌به‌جایی سیالات پرفشار با توجه به فروپاشی غیرمنتظره این قطعات تحت بارهای تناوبی و فشار داخلی سیال که متعاقب آن هزینه‌های سنگین مادی و جانی را به دنبال دارد باعث شده تا بررسی جمع شوندگی کرنش در این قطعات مورد توجه محققین و پژوهشگران در چند دهه گذشته قرار گیرد. در این مطالعه‏‌ به بررسی چهار عامل اساسی یعنی جنس لوله زانویی، فرکانس بارگذاری تناوبی(معمولا زیر 10 هرتز)، فشار داخلی لوله و ممان-های دینامیکی تناوبی بر مقدار کرنش‌های جمع شونده در لوله‌های زانویی پرداخته شده است. تاثیر تغییرات چهار عامل ذکر شده بر مقدار کرنش‌های جمع شونده مورد بررسی قرار گرفته است. در این زمینه بررسی‌های انجام شده به روش عددی با تجزیه و تحلیل پلاستیک نشان می‌دهند که با افزایش محسوس فرکانس بارگذاری، فشار داخلی لوله زانویی و ممان دینامیکی وارد بر انتهای لوله زانویی، مقدار کرنش‌های جمع شونده افزایش می‌یابد. همچنین دو جنس فولاد کربنی و فولاد ضدزنگ به دلیل تفاوت در سختی، رفتار متفاوت از خود نشان داده و در شرایط برابر همه عوامل تاثیرگذار، مقدار کرنش‌های جمع شونده قطعه فولاد کربنی بیشتر از فولاد ضدزنگ می باشد. نتایج نشان می دهند که لوله زانویی از جنس فولاد ضدزنگ نسبت به فولاد کربنی، در برابر کرنش‌های جمع شونده عملکرد بهتری از خود نشان می‌دهد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-8182-fa.pdf 2015-04-18 412 418 فرکانس بارگذاری ممان تناوبی لوله زانویی کرنش جمع شونده The effect of Basic factors on strain accumulation of pressurized piping elbows under dynamic moments Strain accumulation of the components in power-plants and large industries, which causes physical and human costs, has been interested of many researchers in last decades, because of unexpected collapse of these components under periodic loads and internal pressure. In this study, the effect of four basic factors of piping elbow material, frequency of periodic loading (typically below 10 Hz), internal pressure of pipe and periodic dynamic moments on the amount strains accumulation of piping elbows have been considered. Also, the effect of factors variation listed above, on the amount of strains accumulation has been studied. Analyses done in this study, shows that increase in loading frequency, internal pressure and dynamic moments at the end of piping elbow, increases the amount of strains accumulation. Behavior of strain accumulation of two kinds of materials (carbon steel and stainless steel) was investigated in same condition. Studies showed that the strain accumulation in carbon steel are more than stainless steel due to differences in hardness behavior of these materials. The results showed that, stainless steel piping elbow has better performance compared to carbon steel. http://mme.modares.ac.ir/article-1-8182-en.pdf 2015-04-18 412 418 Frequency Loading Periodic Moment Elbow Pipe Accumulation Strain Seyed Javid Zakavi 1 AUTHOR Mohammad Nourbakhsh 2 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE طراحی و ساخت دستگاه اندازه‌گیری ضریب هدایت حرارتی و اندازه گیری ضریب هدایت حرارتی یک نمونه نانوسیال مغناطیسی (یادداشت پژوهشی) آگاهی از ضریب هدایت حرارتی نانوسیال‌ها با توجه به توسعه چشمگیر استفاده از آنها در پژوهش‌ها ضروری می باشد که با توجه به ناتوانی مدل‌های ارائه شده در اکثر موارد لازم است بصورت تجربی ضریب هدایت حرارتی اندازه‌گیری شود. در این مقاله طراحی و بررسی عملکرد دستگاه اندازه‌گیری ضریب هدایت حرارتی سیالات و نانوسیالات بدون استفاده از پل وتستون بررسی‌شده است. سابقاً از روش پل وتستون برای ساخت سیم داغ کوتاه گذرا استفاده می‌شد که نیاز به سیستم الکترونیکی پیچیده و مصرف توان الکتریکی بالایی دارد. در این مقاله روش جدیدی ارائه شده است به‌طوری‌که نه جریان ثابت نگه‌داشته شده است و نه ولتاژ، بلکه از روش اندازه‌گیری مقاومت نسبی و از پراب مسی با روکش لاکی با قطر 40 میکرون استفاده‌شده است که به‌راحتی در دسترس است. بیشترین اختلاف نتایج این طراحی با مراجع، % 17/1 به‌دست‌آمده است. در این راستا تغییرات ضریب هدایت حرارتی سیال مغناطیسی به‌صورت تجربی بررسی‌شده است. سیالهای مغناطیسی دسته جدیدی از نانوسیالها هستند که تحت تاثیر میدان مغناطیسی قرار می گیرند و خواص انها دچار تغییر می شود. آزمایش‌ها برای سیال‌ مغناطیسی Fe3O4 بر پایه آب با درصدهای حجمی مختلف مختلف انجام‌شده است. http://mme.modares.ac.ir/article-1-7955-fa.pdf 2015-04-12 419 422 نانوسیال ضریب هدایت حرارتی سیم داغ گذرا پل وتستون نانوسیال مغناطیسی Design and construction of thermal conductivity measurement device and measuring of a magnetic nanofluids thermal conductivity Awareness of the thermal conductivity of nanofluids regard to a significant development for use in research,it is necessary with regard to the inability of the analytical and experimental models that presented in most cases, it experimentally thermal conductivity can be measured. In this paper, the design and performance of thermal conductivity of fluids and nanofluidics measurement device without using a Wheatstone bridge is tested. Wheatstone bridge short transient hot wire method has previously been used for construction that requiring complex electronic systems and high power consumption. In this paper, a new method is provided so that no current or voltage is kept constant, but the method of measuring the relative resistance of the copper-clad lacquered with a diameter of 40 microns was used probe is easy to is within reach. The difference between the results of the design references, 1.17% is obtained. In this regard, changes in the magnetic fluid thermal conductivity is studied experimentally. Magnetic fluids are a new class of nanofluids are affected by magnetic fields and their properties can be changed. Fe3O4 magnetic water-based tests for different volume percentages. http://mme.modares.ac.ir/article-1-7955-en.pdf 2015-04-12 419 422 Nanofluids magnetic nanofluid thermal conductivity transient hot wire Wheatstone bridge Hadi Kargar Sharifabad 1 AUTHOR Morteza Mirzaei Amirabad 2 AUTHOR