دانشگاه تربیت مدرسمهندسی مکانیک مدرس2476-690911420120220-شناسه علمی مجله شماره 4 زمستان 13907549FAJournal Article19700101--https://mme.modares.ac.ir/article_7549_9d7099d87947faa8d07a272dd6954b80.pdfدانشگاه تربیت مدرسمهندسی مکانیک مدرس2476-690911420120220Experimental investigation of effects of engine cooling temperature, EGR and injection timing to reduce NOx emissions in the diesel enginesبررسی تجربی تاثیر دمای خنک کاری موتور، EGR و زمان پاشش سوخت جهت کاهش آلاینده NOx در موتورهای دیزلی197550FAمحسنفلاحمربی/دانشگاه تربیت معلم آذربایجانموسیمحمدپور فردعضو هیئت علمی/دانشگاه تربیت معلم آذربایجانJournal Article19700101In this study, the potential of controlling engine cooling temperature has been investigated experimentally to reduce NOx emissions in heavy diesel engines. Experiments have been done on 90°C and 70°C cooling temperatures that lower temperature obtained via larger radiator and setting its thermostatic valve. Also, the effects of injection timing and the percentage cooled EGR simultaneously have been studied in order to trade-off NOx reduction and increasing other pollutants such as Soot, CO, HC and fuel economy. Experimental results which related to amount of pollutants and fuel consumption by altering the engine cooling temperature, injection timing, and the percentage of cold EGR shows that NOx emissions reduce 17% averagely also fuel consumption decreases negligible.در این پژوهش، قابلیت کنترل دمای خنک کاری موتور به منظور کاهش آلاینده NOx در موتورهای دیزلی نیمه سنگین به صورت تجربی مورد ارزیابی و آزمایش قرار گرفته است. آزمایشات برای دماهای خنک کاری °C 90 و °C 70 انجام شده که دمای پایین تر با یک رادیاتور بزرگتر و تنظیم شیر ترموستاتیک آن بدست آمده است. به منظور ایجاد مصامحه در کاهش NOx و افزاش آلاینده های دیگر نظیر دوده، CO، HC و مصرف سوخت، اثرات پارامترهای زمانبندی پاشش و درصد EGR سرد نیز به صورت همزمان مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تجربی برای میزان آلاینده ها و مصرف سوخت با تغییر در دمای خنک کاری موتور و پارامترهای زمانبندی پاشش سوخت و درصد EGR سرد نشان می دهد آلاینده NOx به طور متوسط تا حدود 17 درصد کاهش می یابد، همچنین مصرف سوخت نیز به میزان ناچیز کاهش مییابد.https://mme.modares.ac.ir/article_7550_ff42b03a06a1bed4e936f0e04958e168.pdfدانشگاه تربیت مدرسمهندسی مکانیک مدرس2476-690911420120220Artificial neural networks used for the prediction of the Diesel Engine performance and pollution of waste cooking oil biodieselپیشبینی تاثیر استفاده از سوخت بیودیزل حاصل از روغن پسماند بر عملکرد و آلایندگی موتور دیزل به کمک شبکه عصبی مصنوعی11207551FAبهمننجفیاردبیل-دانشگاه محقق اردبلی- گروه مهندسی مکانیک ماشینهای کشاورزی- صندوق پستی 179Journal Article19700101In this research work, a comprehensive combustion analysis has been conducted to evaluate the performance of a low speed diesel engine (M8/1 Lister) using biodiesel fuel. Waste vegetable cooking oil as an alternative fuel. Biodiesel obtained from waste vegetable cooking oil (WCO) as an alternative fuel. The properties of biodiesel produced from WCO was measured based on ASTM standards. In order to compare brake power, torques , brake specific fuel consumption (BSFC) and concentration of the UHC and CO emissions of the engine, it has been tested under same load of Dynamometer(5 levels) and biodiesel fuel blends (levels)) at constant engine speed(750 rpm). The results were found to be very comparable. An artificial neural network (ANN) was developed based on the collected data of this work. Multi layer perceptron network (MLP) was used for nonlinear mapping between the input and the output parameters. Different activation functions and several rules were used to assess the percentage error between the desired and the predicted values. The results showed that the training algorithm of Back Propagation was sufficient in predicting the engine torque, brake power, specific fuel consumption and exhaust gas components for different engine loads and different fuel blends ratios.در این تحقیق تحلیل کاملی از تاثیر سوخت بیودیزل بر پارامترهای عملکرد و آلایندگی موتور دیزل تک سیلندر لیستر M8/1 انجام گرفت. بیودیزل مورد نیاز از روغن پسماند رستوران (با پایه روغن آفتابگردان) به روش ترنس استریفیکاسیون تولید شده و با استاندارد ASTM کاملا مطابقت داشت. آزمون موتور در دور ثابت rpm750 و تحت بارهای مختلف(در پنج سطح) و مخلوطهای مختلفی از سوخت بیودیزل و گازوئیل(در شش سطح) در شرایط تمام بار انجامگرفت و پارامترهای گشتاور و توان ترمزی موتور، مصرف ویژه سوخت و انتشار آلایندهای CO و UHC اندازهگیری شد و سپس یک مدل شبکه عصبی مصنوعی بر اساس دادههای تجربی توسعه داده شد. از شبکه پرسپترون چند لایه برای نگاشت غیرخطی بین پارامترهای ورودی (بار دینامومتر و درصد بیودیزل موجود در مخلوط سوخت) و خروجی (گشتاور و توان ترمزی، مصرف ویژه سوخت، غلظت CO و UHC) استفاده شد. نتایج مدل نشان داد که با آموزش کافی الگوریتم پس انتشار خطا، مدل شبکه عصبی ارائه شده توانایی بسیار بالایی در پیشبینی پارامتراهای عملکرد و آلایندگی موتور دارد، بدون آنکه به آزمونهای پرهزینه و وقتگیر موتور نیاز باشد.https://mme.modares.ac.ir/article_7551_44e76e99b5e194377e955b13fb12f630.pdfدانشگاه تربیت مدرسمهندسی مکانیک مدرس2476-690911420120220Analytical Investigation of Orthotropic Unsteady Heat Transfer in Composite Pin Finsبررسی تحلیلی انتقال حرارت غیر دائمی اورتوتروپیک پین فین های کامپوزیتی21327552FAمحمد حسنکیهانیشاهرود، دانشگاه صنعتی شاهرود، دانشکده مهندسی مکانیک- گروه حرارت و سیالاتمحمودنوروزیشاهرود، دانشگاه صنعتی شاهرود، دانشکده مهندسی مکانیک- گروه حرارت و سیالاتمحمودنوروزیشاهرود، دانشگاه صنعتی شاهرود، دانشکده مهندسی مکانیک- گروه حرارت و سیالاتامینامیری دلوئیشاهرود، دانشگاه صنعتی شاهرود، دانشکده مهندسی مکانیک- گروه حرارت و سیالاتJournal Article19700101In this paper, an analytical solution of transient heat conduction in multi-layer composite pin fins under the general boundary conditions is presented. The 2D unsteady heat conduction equation in cylindrical coordinate system has been achieved for multi-layer orthotropic laminates. Laplace transformation is applied to change the solution’s domain from time into the frequency. An appropriate Fourier transformation has been derived using the Strum-Liouville theorem and a set of equations are obtained based on the boundary conditions of fin and temperature/heat flux continuity at boundaries located between the layers. The Meromorphic function method is utilized to find the complicated complex integration of inverse Laplace. Diagrams of unsteady temperature distribution and cooling rate of pin fin have been depicted and it is shown that the effects of orthotropic conduction are more noticeable in high convection coefficients.در این مقاله یک حل تحلیلی برای انتقال حرارت غیردائمی در پین فین های کامپوزیتی چندلایه با در نظر گرفتن شرایط مرزی کلی در سطح پره ارائه گردیده است. معادله انتقال حرارت هدایتی دوبعدی در حالت ناپایا برای لمینیت های اورتوتروپیک استخراج گردیده و مساله با اعمال تبدیل لاپلاس از حوزه زمان به فرکانس انتقال یافته است. با استفاده از تئوری اشترم لییوویل یک تبدیل فوریه مناسب استخراج گردیده و دستگاه معادلاتی بر اساس شرایط مرزی پره و شرایط پیوستگی دما و شار حرارت در مرز بین لایه ها ساخته شده است. همچنین از روش توابع مرومرفیک برای محاسبه انتگرال مختلط پیچیده مربوط به تبدیل لاپلاس معکوس بهره برده شده است. نمودارهای مربوط به توزیع دمای غیردائم و تغییرات نرخ سرد شدن پره رسم گردیده و نشان داده شده که اثر هدایت اورتوتروپیک در نرخ های سرد شدن بالا، محسوس تر است.https://mme.modares.ac.ir/article_7552_626fbe83f8c7f2670b90a773b6dbf17c.pdfدانشگاه تربیت مدرسمهندسی مکانیک مدرس2476-690911420120220One- and two-dimensional analysis of large deformations of beams using continuum mechanics theoryتحلیل یک بعدی و دو بعدی تغییرشکلهای بزرگ تیر با استفاده از تئوری مکانیک محیط پیوسته33407553FAرضاانصاری خلخالیعضو هیات علمیمنصوردرویزههیات علمیابوالفضلدرویزههیات علمیعلیعلی جانیدانشجوJournal Article19700101In this paper, with the assumption of constant material properties, the nonlinear behavior of beams is studied using the finite element method. To this end, two approaches are represented: in the first approach, the beam is modeled by one dimensional elements of second order that is formulated according to continuum mechanics relationships based on the Lagrangian strategy, while in the second approach based on the Eulerian strategy the nonlinear behavior of the beam is investigated by making use of two dimensional elements. In both approaches, the second configuration, strains and stresses in the beam are obtained via the calculation of deformation gradientدر این مطالعه رفتار غیرخطی هندسی تیر با فرض ثابت بودن خواص مادی جسم، به کمک روش المان محدود مورد بررسی قرار میگیرد. به منظور مطالعه رفتار تیر دو رهیافت ارائه میگردد ؛ در رهیافت اول ، تیر با المانهای یک بعدی مرتبه دو مدلسازی شده و بر پایه روابط مکانیک محیط پیوسته و با بکارگیری یک استراتژی لاگرانژی (اولیه) فرمولبندی میشود در صورتیکه رهیافت دوم با استراتژی اویلری (ثانویه) و به کمک المانهای دوبعدی رفتار غیرخطی تیر را بیان مینماید. در هر دو رهیافت با تعیین گرادیان تغییر شکل؛ وضعیت ثانویه، کرنشها و تنش های موجود در تیر بدست می آیند.https://mme.modares.ac.ir/article_7553_28a74b8d7de3373b4bed858fc10b6bf5.pdfدانشگاه تربیت مدرسمهندسی مکانیک مدرس2476-690911420120220Numerical Investigation of fume extraction systems of electric arc furnacesبررسی عددی عملکرد سیستم های جذب دوده و غبار در کاهش آلاینده های زیست محیطی صنایع تولید فولاد41527554FAهادیامیرشقاقیدانشکده فنی، دانشگاه تهرانحسینتورنگدانشگاه آزاد اسلامی، واحد اسلامشهرمصطفیاسماعیلیدانشکده فنی، دانشگاه تهرانامیرروشندانشگاه صنعتی شریفJournal Article19700101In the current study fume extraction systems are studied numerically and the effect of various parameters as fresh air inlet gap size, fume temperature and composition as well as the dust size is investigated. To aim this goal a precise 3D model of the entire system and proper grid is generated and system of governing equations for the reactive turbulent two-phase flow is solved using a Finite-Volume based code. The results confirm that although increasing the gap size may lead to a reduction in CO volume fraction, but an increase in products temperature is inevitable. Besides, it is shown that, despite the high efficiency of settling chamber in removing the large size particles (greater than 45 micron), it has a poor efficiency in eliminating the smaller size dust particles.در این تحقیق، سیستم های جذب دوده و غبار در کوره های قوس الکتریکی پلنت های تولید فولاد، با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی مورد تحلیل قرار گرفته و تاثیر تغییر پارامترهای این سیستم روی حذف آلاینده ها، کاهش دمای گازها و همچنین غلظت ذرات معلق مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور مدلسازی سیستم که در آن حذف گازهای آلاینده از طریق واکنشهای احتراقی صورت پذیرفته و نیز ذرات معلق به همراه جریان گازهای داغ وجود دارد، ابتدا هندسه سیستم با تمامی جزئیات و به صورت سه بعدی تولیدشده و در ادامه، معادلات حاکم بر جریان سیالِ احتراقی آشفتهِ دوفاز، به صورت عددی حل شده است. نتایج نشان میدهد، اگرچه اگرچه افزایش میزان بازشدگی دریچه ورودی هوا، کاهش مقدار مونواکسیدکربن در اثر افزایش نرخ واکنشهای احتراقی را در پی دارد، لیکن درعین حال منجر به افزایش دمای گازهای خروجی نیز میگردد. همچنین مشخص شد، اگرچه در محفظه ته نشینی این سیستمها حذف درصد بالایی از ذرات با قطر بالاتر از 45 میکرون امکانپذیر است، لیکن برای ذرات با قطر کوچکتر از مقدار یاد شده، راندمان ته نشینی دچار افت جدی شده و سیستم عملاً در حذف اینگونه ذرات فاقد کارایی می باشد.https://mme.modares.ac.ir/article_7554_0e16366727185813f59d4a9467878901.pdfدانشگاه تربیت مدرسمهندسی مکانیک مدرس2476-690911420120220Analytical investigation of micro-slip energy dissipation in jointsبررسی تحلیلی اتلاف انرژی لغزش جزئی در اتصالات53637555FAحسنجلالیدانشگاه علم و صنعت ایرانکیواناسدیدانشگاه علم و صنعتحمیداحمدیاندانشگاه علم و صنعت ایرانJournal Article19700101Contact interfaces are known as the main source of energy dissipation in the structural joints. Therefore it is important in structural dynamic analysis to use predictive joint models which are capable to simulate the structural response and energy dissipation with an acceptable accuracy. In this paper an analytical model is proposed for energy dissipation evaluation due to micro slip mechanism in a beam structure with frictional-free boundary condition. The bending response governing equations are derived under harmonic external excitation and are solved in order to detect transition from stick to slip at the contact interface. The resultant hysteresis loops are obtained and parametric study is done for a numerical case study.سطوح تماس به عنوان اصلی ترین عامل اتلاف انرژی در اتصالات سازهای که دارای حرکت نسبی هستند شناخته می شوند. یکی از نکات مورد توجه در بحث دینامیک سازه ارائه یک مدل پیشگو برای اتصالات مکانیکی می باشد بطوریکه پاسخ دینامیکی، سفتی و استهلاک ناشی از سطح اصطکاکی با قابلیت اطمینان بالا توسط آن قابل محاسبه باشد. تحقیق حاضر به ارائه مدلی تحلیلی برای تعیین انرژی اتلافی ناشی از پدیده لغزش کوچک در مورد تیری با شرایط مرزی آزاد- اصطکاکی که تحت اثر نیروی تحریک جانبی قرار دارد میپردازد. برای انجام این مهم، معادلات حاکم بر ارتعاشات خمشی تیر مقید اصطکاکی استخراج شده و در سازه مورد مطالعه تعمیم داده میشوند. سپس الگوی روند حل برای مشخص نمودن نقطه گذار از فاز چسبندگی به لغزش و رسم منحنی های هیسترزیس به ازای نیروهای تکهارمونی شرح داده میشوند. در انتها نتایج حاصل از مدل تحلیلی با انجام مطالعه پارامتری مورد بررسی قرار گرفته است.https://mme.modares.ac.ir/article_7555_27d52bcb3580724eb4cbe9f2718a9365.pdfدانشگاه تربیت مدرسمهندسی مکانیک مدرس2476-690911420120220Obtaining the natural frequencies of a rectangular mindlin plate with piezoelectric patches by using a semi analytical methodتعیین فرکانس های طبیعی ورق مستطیلی میندلین با وصله های پیزوالکتریک با استفاده از روش نیمه تحلیلی65737556FAسمیرافاضلیکارشناس ارشد/دانشگاه علم و صنعت ایرانشاهرخحسینی هاشمیدانشیار دانشکده مهندسی مکانیک/دانشگاه علم و صنعت ایرانمحمدفداییدانشجوی دکترا/دانشگاه علم و صنعت ایرانJournal Article19700101in this paper natural frequencies of a rectangular mindlin plate with surface bounded piezoelectric patches is obtained. Simply supported boundary condition is imposed at the plate edges. Ritz approach based on the principle of minimum potential energy is applied to obtain the frequency parameters of rectangular plate. Since displacement fields of the plate are postulated by trigonometric series function, solution is a semi analytical one. For verifying the accuracy of this method, results are for the isothropic and piezoelectric plates are compared with those reported in the literature. As we see a good conformance is derived from the obtained results and the exact solution. At the end, natural frequencies of a rectangular mindlin with surface bounded piezoelectric patches is obtained.در این تحقیق فرکانس های طبیعی ورق مستطیلی میندلین کامپوزیت شده با وصله های پیزوالکتریک به دست آمده است. شرایط مرزی تکیه گاه ساده به سازه اعمال شده و برای دستیابی به پارامترهای فرکانسی سازه از روش ریتز، بر مبنای روش مینیمم انرژی پتانسیل استفاده شده است. توابع جابجایی و تابع پتانسیل الکتریکی با استفاده از سری های مثلثاتی (توابع حل دقیق) تخمین زده شده اند و در نتیجه حل نیمه تحلیلی مسئله به دست آمده است. به منظور بررسی دقت روش به کار رفته شده نتایج حاصل برای ورق های مستطیلی ایزوتروپیک و پیزوالکتریک به طور جداگانه با نتایج حل دقیق موجود در مراجع مقایسه گشته است. همانطور که از نتایج پیداست، انطباق خوبی میان نتایج حاصل از روش حاضر با نتایج حل دقیق موجود در مراجع دیده می شود. در انتها با استفاده از این روش فرکانسهای طبیعی ورق مستطیلی ارتوتروپیک کامپوزیت شده با دو وصله پیزوالکتریک در بالا و پایین آن، به دست آمده است.https://mme.modares.ac.ir/article_7556_116ce3668c6d5c744252b9a1cb67b8d4.pdfدانشگاه تربیت مدرسمهندسی مکانیک مدرس2476-690911420120220Comparing between 1D & 3D Flow Analysis in the On-Engine Small Turbocharger Experimentally and Numericallyمقایسه عددی وتجربی جریان یک بعدی وسه بعدی روی عملکردتوربین توربوشارژریک موتوربنزینی75887557FAحمیدرضاطباطباییدانشگاه آزاد اسلامی واحدعلوم وتحقیقاتمسعودبرومنددانشیار-دانشگاه صنعتی امیرکبیرمحمدطیبی رهنیاستاد-دانشگاه صنعتی شریفمحمدطیبی رهنیاستاد-دانشگاه صنعتی شریفJournal Article19700101Abstract- Possibilities and limitations of 1D and 3D flow simulations in the vaneless turbocharger turbine of a 1.7 liter SI engine are presented experimentally and numerically. A test setup of the turbocharged engine on dynamometer is prepared to validate the results of numerical modeling. Various performance parameters are measured at 12 different engine speeds and the results of measurement in 3 different engine speeds are presented in this report. The complete form of the volute and rotor vanes is modeled. An extensive study on the number of meshes has been undertaken to ensure the independency to meshes. The modeling of rotating wheel is considered by Multiple Rotating Frames (MRF) technique. Finally, the variations of turbine performance parameters are studied under different pulse frequencies of the engine. The results show that at high engine speeds a 3D unsteady flow simulation is required to get reasonably accurate results. The results presented in current report will be used in simulating three dimensional steady and unsteady compressible flow within the turbine of the turbocharger.چکیده - در این مقا له جریان یکبعدی و سهبعدی لزج و تراکمپذیر در توربین توربوشارژر یک موتوربنزینی 1.7 لیتری چهار سیلندر و شانزده سوپاپ شبیهسازی شده و مقایسه شدهاند. برای صحهگذاری نتایج شبیهسازی و تایید مدلسازی، مجموعه موتور و توربوشارژر روی سکوی آزمایش قرارگرفته و پارامترهای عملکردی موتوردر 12 دور مختلف اندازهگیری شده ولی نتایج فقط برای سه دور مینیمم، متوسط و ماکزیمم ارائه شدهاند. حلزونی و پرههای توربین بطورکامل مدلسازی و برای پرههای متحرک از روش مختصات دوار چندگانه استفاده شده است. بررسی پارامترهای عملکردی توربین تحت تاثیر جریان سهبعدی پایا نشان میدهد اثرات جریان نوسانی که ناشی از طبیعت رفت و آمدی پیستون میباشد فوق العاده مهم بوده و قابل حذف نمیباشد. اگرچه شبیهسازی یکبعدی یک روش سریع و کمهزینه است اما از آن جهت که اثرات سهبعدی بودن جریان در آن منظور نشده و همچنین وابسته به منحنی مشخصههایی است که توسط سازندگان توربوشارژر ارائه میشود و این منحنیها با جریان پایا محاسبه شدهاند دارای ضعف میباشد. برای دستیابی به پاسخهای دقیقتر بررسی یک جریان سهبعدی ناپایا شبیه جریان خروجی از موتور اجتنابناپذیر است.https://mme.modares.ac.ir/article_7557_977f6f5f8bd5054b7ec5f72374d5e68d.pdf