دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 14 3 2014 05 22 Application of cross-entropy method in multi limit-state reliability analysis تحلیل قابلیت اطمینان چند قیدی با استفاده از روش فاصله بی نظمی 1 6 7927 FA مهدی فکور استادیار دانشگاه تهران پرویز محمد زاده دانشگاه تهران مهدی باجلان دانشگاه تهران Journal Article This paper is focused upon the development of an efficient multi limit-state reliability analysis method based on extended cross-entropy. In order to achieve a reliable state in the modern critical structural designs, it is necessary to utilize an efficient reliability analysis method to estimate the probability of failure. Reliability analysis of such designs is faced with several challenges, such as rarity of the probability of failure and multiplicity of limit-state functions. To address these issues, in this research an importance sampling (IS)-based method is developed which uses cross-entropy (CE) method to reduce sampling variance, and leads to a fast and accurate reliability analysis method. The main advantage of this method is the ability to perform reliability estimation (especially for rare events) without the most probable failure point (MPP) calculation. The proposed method is demonstrated on several test problems and the results are compared together. Results obtained show that method introduced in this paper provides an effective way of improving reliability analysis of multi limit-state functions. In addition, using the proposed method, prevents the mistake of over-designing while retains usability of the method. تحلیل قابلیت اطمینان طراحی‌های سازه‌ای حساس، مستلزم بکارگیری روش‌هایی است که قابلیت تخمین مقدار بسیار کم احتمال واماندگی را داشته باشند. همچنین این طراحی‌ها دارای چندین تابع حالت حدی هستند و روش مذکور باید قادر باشد قابلیت اطمینان تمام حالت‌های حدی را با دقت مناسبی تحلیل نماید. برای رسیدگی به این موارد، در این مقاله، روش فاصله بی‌نظمی توسعه‌یافته ارائه شده است که توانایی تحلیل قابلیت اطمینان چند تابع حالت حدی که تعدادی از آنها پدیده نادر هستند، را دارد. در این روش که بر پایه روش نمونه‌برداری بااهمیت بنا نهاده شده است، با کاهش واریانس نمونه‌های تصادفی، دقت و سرعت محاسبات تحلیل قابلیت اطمینان افزایش می‌یابد. مهمترین مزیت این روش عدم استفاده از اطلاعات مربوط به محتمل‌ترین نقطه شکست است. روش مذکور قابلیت بکارگیری در مدل‌های صریح و ضمنی را داشته و قابلیت اطمینان هر حالت حدی را به طور جداگانه ارائه می‌‌دهد. روش ارائه شده بر روی چندین نمونه مطالعاتی معتبر پیاده‌سازی شده است. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که بکارگیری روش فاصله بی‌نظمی توسعه‌‌یافته برای تحلیل چند تابع حالت حدی، موجب افزایش دقت طراحی شده و از طراحی محتاطانه جلوگیری می‌کند. https://mme.modares.ac.ir/article_7927_3dcaf04c357c577a857f3ffadc555f9b.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 14 3 2014 05 22 Vibrational Study of laminated composite plates reinforced by carbon nanotubes بررسی ارتعاشاتی صفحات کامپوزیتی چندلایه تقویت شده با نانو لوله‌های کربنی 7 16 7928 FA اسماعیل اسدی دانشگاه صنعتی مالک اشتر محمود فرهادی نیا دانشگاه صنعتی مالک اشتر - تهران Journal Article In this paper, the influence of carbon nanotubes on vibrational properties of laminated composite plates is studied theoretically and experimentally. The plates are made of glass/epoxy composite. Multi walled and single walled carbon nanotubes in different weight percentages are added to these composites. At first, carbon nanotubes are dispersed in the epoxy resin via ultrasonic procedure. Then the composite plates are made by hand layup and vacuum bagging methods in a mould manufactured for this research. Mechanical properties of the fiber composite reinforced by carbon nanotubes calculated using modified Halphin-Tsai equations. Next composite plates are modeled in ABAQUS software and frequency analysis is done. Also vibrational properties of structure are obtained by experimental modal analysis in fixed boundary condition. Experimental results showed 210% increase in damping for samples which have 0.5 weight percent of single walled carbon nanotubes (in comparison with plane glass/epoxy composite plates). Also a good agreement was observed between obtained natural frequencies from finite element analyses and experimental tests. در این مقاله، اثر نانو لوله‌های کربنی بر خواص ارتعاشاتی صفحات کامپوزیتی چندلایه به صورت تئوری و تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. جنس صفحات از کامپوزیت شیشه/اپوکسی می‌باشد که نانو لوله‌های کربنی چند جداره و تک جداره با درصدهای جرمی مختلف به آنها افزوده شده‌اند. در ابتدا نانو لوله‌های کربنی با فرآیند اولتراسونیک درون رزین اپوکسی توزیع شده و سپس صفحات کامپوزیتی با روش‌های لایه‌چینی دستی و کیسه خلا در قالبی که به همین منظور تهیه شده، ساخته شدند. خواص مکانیکی کامپوزیت الیافی تقویت شده با نانو لوله‌های کربنی با استفاده از معادلات هالپین-تسای اصلاح شده، محاسبه گردیده است. سپس صفحه کامپوزیتی در نرم افزار آباکوس مدل شده و تحلیل فرکانسی انجام شده است. همچنین خواص ارتعاشاتی سازه مورد نظر با استفاده از آنالیز مودال تجربی و در شرایط مرزی گیردار بدست آمده است. نتایج تجربی نشان دهنده 210% افزایش در میرایی برای نمونه دارای 5/0% وزنی نانو لوله تک‌جداره (در مقایسه با صفحات کامپوزیتی شیشه/اپوکسی خالص) می‌باشد. همچنین مطابقت خوبی بین فرکانس‌های طبیعی بدست آمده از تحلیل‌های المان محدود و تست‌های تجربی مشاهده می‌گردد. https://mme.modares.ac.ir/article_7928_7a22c0c0a4515485e31f95fd372050c9.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 14 3 2014 05 22 The microstructure and mechanical properties of friction stir welded 7075-T6 aluminum alloy by the use of Design of Experiment بررسی خواص ریزساختاری و مکانیکی آلیاژ آلومینیم 6T-7075 در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی با بکارگیری طراحی آزمایش به شیوه ترکیب مرکزی 17 26 7929 FA امیرحسین لطفی دانشگاه صنعتی بابل سلمان نوروزی دانشگاه صنعتی بابل Journal Article The 7075-T6 aluminum alloy is one of the strongest aluminum alloys that possess excellent combination of mechanical properties such as high strength to weight ratio, good corrosion resistance and thermal conductivity but they generally present low weldability by traditional fusion welding process. Friction stir welding is a new solid state process that is function of different process parameters. In the current study, to investigate the effect of some of the main welding process parameters such as rotational speed, traverse speed and tool shoulder diameter properly, a Design of Experiment (DOE) was used with a Response Surface Methodology (RSM) approach to find the best process settings and achieve optimal performance. Results showed that to achieve sound high-grade joints parameters should be optimized. When improper welding parameters are used, problems such as defect formation, precipitates dissolution and grain growth can deteriorate the mechanical properties of the joint. So, of the twenty joints fabricated using various welding parameters, the joint fabricated at a rotational speed of 1050 rpm, welding speed of 100 mm/min and shoulder diameter of 14 mm exhibited superior metallurgical and mechanical properties in comparison to other fabricated joints. آلیاژ آلومینیوم 6T- 7075 با داشتن ویژگی‌‌هایی‌ نظیر مقاومت به خوردگی مناسب، نسبت استحکام به وزن بالا و هدایت حرارتی خوب در مقابل روش های جوشکاری ذوبی قابلیت جوش پذیری ضعیفی از خود نشان می دهد. جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، یک فرآیند جوشکاری نوین در حالت جامد بوده که پارامترهای مختلفی‌ در آن تاثیر دارند. در این تحقیق به بررسی تاثیر پارامتر‌های مهم جوشکاری نظیر سرعت دورانی، سرعت پیشروی و قطر شانه ابزار بر روی ریزساختار و خواص مکانیکی اتصالات جوشکاری شده با بکارگیری روش طراحی آزمایش به شیوه ی رویه پاسخ پرداخته شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که برای دست یابی‌ به خصوصیات مکانیکی مطلوب، کلیه پارامترها باید در مقدار بهینه خود مورد استفاده قرار گیرند زیرا مقدار نا مناسب پارامترها باعث بروز مشکلاتی از جمله تشکیل عیوب، انحلال ذرات رسوب، رشد دانه‌ و در نهایت افت خواص مکانیکی خواهد شد. از مجموع بیست اتصال ایجاد شده، جوش تولیدی در سرعت دورانی rpm ۱۰۵۰ ، سرعت پیشروی mm/min ۱۰۰ و قطر شانه ابزار mm ۱۴ بهترین خواص مکانیکی و متالورژیکی را در مقایسه با سایر جوش‌ها از خود نشان داد. https://mme.modares.ac.ir/article_7929_07d2c6fd5472b9796184e152bd92a535.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 14 3 2014 05 22 Experimental Investigation of Slug Initiation Dependency to Upstream Conditions of Two Phases in Long Horizontal Channels in Two-Fluid Flow بررسی تجربی وابستگی محل آغاز اسلاگ به شرایط بالادست دو فاز در کانال افقی طویل در جریان دو سیالی 27 35 7930 FA پویان ادیبی دانشجو دکتری محمدرضا انصاری دانشیار دانشگاه تربیت مدرس Journal Article Abstract- In this paper, the effect of gas and liquid inlet velocities and for the first time the effect of liquid hold up on slug initiation position are studied experimentally. Empirical correlations are also presented based on the obtained results. The tests are conducted for three liquid hold ups (0.25, 0.50 and 0.75) in a long horizontal channel made of Plexiglas with dimensions of 510 cm2 and 36m length in Multiphase Flow Lab. of Tarbiat Modares University. The superficial liquid and air velocities rated as to 0.11-0.56 m/s and 1.88-13 m/s, respectively. The obtained results show that as αl=0.25, slug initiation position is increasing monotonically with Usl and Usg. During αl=0.50, slug initiation position is increasing with Usl and Usg but the slope is smoother than αl=0.25. For αl=0.75, slug initiation position is decreasing monotonically with Usl and Usg. In the case of equal void fraction of phases, slugs are generated weakly (low pressure). However, for the unequal void fraction of phases strong slugs (high pressure) are formed. چکیده- در این مقاله اثر سرعت‌های ظاهری گاز و مایع ورودی و برای نخستین بار اثر کسر حجمی مایع بر محل آغاز اسلاگ در جریان دوفازی آب و هوا به صورت تجربی بررسی و روابط تجربی برای محاسبه محل آغاز اسلاگ نیز ارائه شده‌است. آزمایش‌ها در سه کسر حجمی مایع 25/0، 50/0 و 75/0، در یک کانال افقی با مقطع مستطیلی به ابعاد cm2105 و طول m36 از جنس پلکسی گلاس انجام شده‌است. محدوده سرعت ظاهری آب m/s56/0-11/0 و سرعت ظاهری هوا m/s13-88/1 می‌باشد. نتایج آزمایش‌ها نشان می‌دهد، در کسر حجمی مایع 25/0، وابستگی محل آغاز به تغییرات سرعت ظاهری گاز و مایع یکنوای صعودی است. در کسر حجمی مایع 50/0، محل آغاز اسلاگ با تغییرات سرعت ظاهری گاز و مایع نسبت مستقیم دارد اما تغییرات آن نسبت به کسر حجمی مایع 25/0 کمتر و ملایم‌تر است. در کسر حجمی مایع 75/0، وابستگی محل آغاز به تغییرات سرعت ظاهری گاز و مایع بصورت یکنوای نزولی است. زمانی که کسر حجمی دو فاز در کانال برابر باشد، اسلاگ‌های با فشار کمتر (ضعیف‌تر) و زمانی که کسر حجمی یک فاز بیش از دیگری باشد، اسلاگ‌های با فشار بیشتر (قوی‌تر) تشکیل خواهد شد. https://mme.modares.ac.ir/article_7930_2b52541089a553056a5558611365cc6a.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 14 3 2014 05 22 Investigation of the Stability of Electro Hydraulic Servo System using Fuzzy Intelligent Controller بررسی پایداری سیستم سروالکتروهیدرولیک با روش کنترلی هوشمند فازی 36 42 7931 FA عبداله اکبری هیات علمی امیررضا زارع بیدکی استاد مدعو دانشگاه آزاد امیررضا حسینی استاد مدعو دانشگاه آزاد مهدی علیاری شوره دلی استادیار دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی Journal Article Electro hydraulic servo systems (EHSS) are widely used in all aspects of industry, due to their ability to handle large torque loads and quick response. According to the wide range of use, the desired control objectives for EHSS are: velocity, force/torque and position control. Existing approaches for control of electro hydraulic servo systems are in the presence of external noises, internal friction and non-linearity in the model behavior which is considered as uncertainty parameters. In this paper fuzzy intelligent controller by using parallel distributed compensator (PDC) method based on Takagi-Sugeno is used. The controller is designed for a high level performance (velocity control) which could reach the main control goals. The concluding results of this approach best fit the other researches data. سیستم سروالکتروهیدرولیک به دلیل عملکرد مناسب در گشتاور اینرسی بار بالا و همچنین دستیابی به سرعت پاسخ سریع در محدوده وسیعی از کاربردهای صنعتی مدرن مورد استفاده قرار گرفته است. با توجه به طیف گسترده کاربرد این سیستم، موضوع کنترل شامل کنترل سرعت، کنترل موقعیت و کنترل گشتاور در آن از اهمیت خاصی برخوردار است. روش های پیشنهادی که برای کنترل سیستم ارائه شده اند با در نظر گرفتن یک سری عوامل عدم قطعیت در سیستم بوده که می توان به وجود اصطکاک داخلی، شار داخلی، اثر غیر خطی مدل و نویز خارجی اشاره کرد. در این مقاله از یک کنترل کننده هوشمند فازی با استفاده از روش جبران توزیع شده به صورت موازی و بر پایه مدل تاکاگی سوگنو استفاده شده است. نتایج تحقیق حاضر در مقایسه با سایر کنترل کننده ها عملکرد بهتری در پاسخگویی سیستم (کنترل سرعت) نشان می دهد. https://mme.modares.ac.ir/article_7931_36dcd524971019336af02550264b8a08.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 14 3 2014 05 22 Experimental Study of Turbulent Layers with Different Obstacles to Stimulate Optimal Point Augmentation in Heat Transfer Coefficient مطالعه تجربی تعیین نقطه بهینه تحریک لایه مرزی مغشوش با موانع مختلف با هدف افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی 43 50 7932 FA محسن کهرم استاد دانشگاه فردوسی مشهد سعید وحیدی فر دانشجوی دکتری - گروه مهندسی مکانیک - دانشگاه فردوسی مشهد. Journal Article Experimental evaluation of overall convection heat transfer coefficient of a rectangular bar in the vicinity of a flat plate is investigated. A quad of rectangular shape and later a quad with the cause of optimal heat transfer are placed at the near and the inside of a turbulent boundary layer over a flat plate. The overall convection heat transfer coefficient of the flat plate are measured and compared to the case similar to a single flat plate. A low speed wind tunnel is employed to maintain main flow field at the requested speed and special electrical circuit is prepared to provide heat and measure heat losses from the flat plate. Conclusion is made that when the obstacle closes to the flat plate, the total convective heat transfer coefficient increases to a maximum and then reduces again by moving towards the plate. Distance from the flat in which the maximum heat transfer coefficient occurs is reported. تاثیرپذیری ضریب انتقال حرارت جابجایی روی یک صفحه تخت در حضور یک مانع در مجاورت صفحه، به صورت تجربی مطالعه شده است. در مقایسه اثر تحریک، ضرایب انتقال حرارت جابجایی متوسط در مجاورت صفحه تخت در سه حالت بدون مانع، با یک مانع مربعی و یک مانع بهینه سازی شده، در داخل لایه مرزی جریان مغشوش اندازه گیری شده اند. در اندازه گیری آزمایشگاهی، از یک تونل باد، یک صفحه تخت مجهز به گرمکن حرارتی با شار ثابت بعنوان بستر اصلی آزمون استفاده گردیده است. از نتایج عددی برای تنظیم آزمایشات تجربی و در صورت همخوانی این دو با یکدیگر، از نتایج عددی برای تفسیر رفتار جریان در نتیجه تحریک لایه مرزی استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که با تغییر فاصله مانع از صفحه، اثر پذیری ضریب انتقال حرارت از وجود مانع متغیر است بطوریکه تا فاصله خاصی از قرارگیری مانع از دیواره ضریب انتقال حرارت افزایش می یابد و پس از آن فاصله رو به کاهش می گذارد و در نهایت به مقدار مربوط به صفحه تخت میل می کند. برای موانع با سطح مقطع مربعی و مانع بهینه شده فاصله متناظر با حداکثر ضریب انتقال حرارت استخراج گردیده است. https://mme.modares.ac.ir/article_7932_7fc346397dc202259f27edc7d2adec88.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 14 3 2014 05 22 Drag Reduction in a High-Speed Planing Hull Using Tunnels بررسی اثر افزودن تونل بر نیروی درگ در شناور تندرو 51 59 7933 FA عبدالرضا یوسفی دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل روزبه شفقت عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل مصطفی محبی دانشگاه صنعتی شریف عباس رامیار دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل Journal Article Abstract- Forward speed is perhaps the most important parameter in the design of a planing hull. The speed strongly influences the drag and thus the energy supplied by the engine of the ship. Employment of an appropriate drag reduction strategy plays an important role in the design of these hulls. The flow around a Cougar high-speed planing hull was numerically simulated and the results were compared against experiments available in the literature. To reduce the total drag, two tunnels were introduced at the bottom section of the original Cougar hull. The weight and center of gravity of both hulls remained the same. An unstructured mesh was generated in the computational domain around the hull and a Re-Normalization Group K-ε formulation was used to model the turbulence. To capture the free-surface of the flow around the hull, the volume of fluid model was applied. The drag forces of both the original and modified Cougar hulls were obtained for various forward speeds, corresponding to the original hull length based Froude numbers ranging from 1.00 to 5.62. The results show reduction in total drag for the modified hull at the forward speed of 60 knot. چکیده- با توجه به کاربردهای مختلف، تقاضا برای استفاده از شناورهای تندرو افزایش یافته است. از اهداف مهم در راستای طراحی و ساخت این دسته از شناورها، دست‌یابی به سرعت‌های بالاتر می‌باشد؛ روش‌های مناسب کاهش درگ، کمک شایانی جهت نیل به این هدف خواهند نمود. روش‌های گوناگونی به منظور کاهش درگ در شناورهای تندرو معرفی شده‌اند که یکی از این روش‌ها تغییر در شکل بدنه با ایجاد تونل‌های جانبی طولی در بدنه‌ می‌باشد. در این روش شکل معمول (تک بدنه‌ی) این دسته از شناورها تغییر می‌کند. در این مطالعه اثرات افزودن تونل به شناور تک بدنه با هدف کاهش درگ مورد بررسی قرار گرفته است که برای این منظور از نرم‌افزار تجاری انسیس - فلوئنت استفاده شده است. برای بررسی توزیع دو فاز سیال از روش حجم سیال استفاده می‌شود. نتایج نهایی در قالب تأثیرات تونل بر روی کاهش درگ و نیز تغییرات زاویه‌ی تریم شناور در دوحالت بدون تونل و با تونل ارائه شده‌اند و شرایط تحلیل به گونه‌ای بوده است که مشخصه‌های اصلی هندسی نظیر طول و عرض و نیز میزان بار در دو حالت مشابه می‌باشند. با توجه به نتایج به دست آمده از تحلیل‌ها، افزودن تونل‌های جانبی تأثیر قابل ملاحظه‌ای بر روی کاهش درگ خواهد داشت. https://mme.modares.ac.ir/article_7933_18de4beb01f6a17b6e1dfb9813ba6045.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 14 3 2014 05 22 Numerical and experimental investigations on buckling and control amount of energy absorption of stainless steel 304L shells with various shapes under axial loading تحلیل تجربی و عددی کمانش و کنترل میزان جذب انرژی پوسته های با هندسه های مختلف از جنس فولاد ضد زنگ SS304L تحت بار محوری 60 68 7934 FA محمود شریعتی دانشگاه شاهرود محمد داورپناه دانشگاه صنعتی شاهرود حمید چاوشان دانشگاه صنعتی شاهرود حمیدرضا الله بخش دانشگاه صنعتی شاهرود Journal Article In this paper, buckling and energy absorption behavior of stainless steel semi-sphere, cylindrical and conical shells under axial loading are studied. Every shell with the same mass and different shapes with and without groove is designed. In this paper the effect of shape, thickness, height, groove of shells and distance between grooves, on buckling and energy absorption were investigated. In experimental test, Samples had same mass and thickness and also grooves had same depth and distance. Experimental tests were performed by a servo-hydraulic INSTRON 8802 machine. Numerical analysis is carried out by ABAQUS software and is validated with experimental results. در این مقاله رفتار کمانش و جذب انرژی پوسته های نیمه کروی، استوانه ای و مخروطی از جنس فولاد ضد زنگ، تحت بارگذاری محوری مورد مطالعه قرار گرفته است. هر نوع پوسته با در نظر گرفتن جرم یکسان و دو هندسه ی متفاوت شامل هندسه ی کامل و شیاردار، طراحی شده است. در این مقاله اثر هندسه، ضخامت، ارتفاع، وجود شیار بر روی پوسته ها و فاصله ی شیارها از یکدیگر، بر بار کمانش و مقدار جذب انرژی توسط پوسته ها بررسی گردید. در تست تجربی، قطعات بکار رفته دارای جرم و ضخامت برابر بوده و عمق و فاصله ی شیارهای ایجاد شده در آنها نیز یکسان است. تست تجربی به کمک دستگاه سروهیدرولیک (INSTRON 8802) انجام گردیده است. تحلیل عددی توسط نرم افزار ABAQUS بدست آمده و دقت این مدل ها با نتایج تجربی سنجیده شده است. https://mme.modares.ac.ir/article_7934_6c90885b28e58d1f44856d787da2078f.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 14 3 2014 05 22 Numerical study of effective techniques to increase mixed convection heat transfer rate within the enclosure subjected to magnetic field مطالعه عددی روش های موثر جهت افزایش انتقال حرارت در حالت ترکیبی درون حفره تحت تاثیر میدان مغناطیسی 69 77 7935 FA مسعود خراتی کوپایی استادیار دانشگاه صنعتی شیراز ایمان جلوداری دانشگاه صنعتی شیراز Journal Article In this research, two effective techniques to increase mixed convection heat transfer rate within an enclosure subjected to a transverse magnetic field are studied. In order to increase the heat transfer rate, the addition of Al2O3 nanoparticles is concerned as the first strategy and the change in magnetic field inclination angle is considered as the second. In this study, the left and right sides of the enclosure are kept at constant temperature while the top and bottom walls are adiabatic. In this work, the results are obtained with an in-house finite volume code. To validate the code, the results of the present code are compared to that of an existing correlation as well as those of previous works and good agreements are observed. In the present work, Richardson number varies from Ri=0.05 to Ri=50. Results show that the addition of solid particles may increase or decrease the heat transfer rate whereas the increase in magnetic field inclination angle mostly leads to increase in the heat transfer rate. در این تحقیق، دو راهکار جهت افزایش میزان انتقال حرارت درون حفره‌‌ای که دیواره بالایی آن دارای حرکت است و تحت تاثیر میدان مغناطیسی افقی قرار دارد بررسی شده است. به منظور بهبود مقدار انتقال حرارت، اضافه کردن نانو ذرات اکسید آلومینیوم به عنوان راهکار اولیه و تغییر در زاویه شیب میدان مغناطیسی به عنوان راهکار دوم در نظر گرفته شده است. در این مطالعه، دیواره سمت چپ و راست حفره در اختلاف دمای مشخصی قرار دارند و سایر دیواره‌ها عایق در نظر گرفته شده اند. نتایج حل عددی بر اساس یک برنامه کامپیوتری که بر اساس روش حجم محدود نوشته شده است بدست می‌آیند. به منظور اعتبار سنجی برنامه تهیه شده، نتایج حاصله از برنامه مذبور با نتیجه همبستگی موجود برای حفره و همچنین نتایج حاصل از کارهای گذشته مقایسه شده است و دیده می شود که تطابق مناسبی برقرار است. در این مطالعه، محدوده عدد ریچاردسون بین 05/0 و 50 می باشد. نتایج نشان می‌دهد اضافه کردن نانو ذرات می تواند باعث افزایش و یا کاهش در میزان انتقال حرارت گردد در حالی که افزایش در زاویه شیب میدان مغناطیسی در اغلب موارد افزایش قابل قبولی در مقدار انتقال حرارت را به همراه دارد. https://mme.modares.ac.ir/article_7935_439d8c975f26e5005dcdbf41b0d84161.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 14 3 2014 05 22 Acoustic emission based study to monitor the initiation and growth of delamination in composite materials رصد شروع و رشد خرابی جدایش بین لایه‌ای در مواد کامپوزیتی با استفاده از روش غیرمخرب آکوستیک امیشن 78 84 7936 FA پریناز بلال پور دستجردی دانشجو محمد فتوحی دانشجو سکینه فتوحی دانشجو مهدی احمدی نجف آبادی هیئت علمی Journal Article Delamination is one of the main defects in composite materials. Studying the initiation and propagation of delamination is useful for the design and production of high quality resistant materials. Therefore understanding the behavior of delamination damage and having enough knowledge about that will be helpful. In this study, generated acoustic emission signals from two types of glass/epoxy composite specimens at different layups, [0,90]5s and [0]10, is recorded. After that signals were analyzed by applying strain energy function. The results indicate that specimens at different layups have different stiffness behavior toward damage initiation and growth. Using strain energy function method initiation and growth of delamination can be evaluated. The obtained results provide useful information for the design and production of high quality resistant composite materials. جدایش بین لایه‌ای در مواد کامپوزیتی یکی از بحرانی‌ترین و مهم‌ترین عیوب در این گونه مواد است. دانستن رفتار مواد مختلف در این عیب و داشتن اطلاعات کافی از آن، در طراحی و تولید مواد مقاوم در برابر شروع ترک کمک زیادی خواهد کرد. در این مطالعه سیگنال‌های آکوستیکی حاصل از دو نمونه کامپوزیتی شیشه/اپوکسی با لایه چینی‌های متفاوت [0]10 و [0,90]5s به صورت لحظه به لحظه ثبت شده است. سپس این سیگنالها با استفاده از تابع انرژی کرنشی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان دهنده آن است که مواد با لایه چینی‌های متفاوت، رفتار متفاوتی از جهت مقاومت در برابر شروع خرابی جدایی بین لایه ای از خود نشان می‌دهند. با استفاده از تابع انرژی کرنشی می‌توانیم رفتار مواد در مرحله شروع و رشد جدایی بین لایه ای را بررسی نماییم. این بررسی اطلاعات سودمندی را برای طراحی مواد مقاومتر و تولید مواد با کیفیت مطلوب، فراهم می‌نماید. https://mme.modares.ac.ir/article_7936_e48a900a95c8e0a3db31da9fbad6866e.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 14 3 2014 05 22 Study of vortical structures in a microfiber-induced drag-reduced turbulent channel flow using DNS مطالعه ساختمان‌های گردابه‌ای در جریان آشفته کانال حاوی میکروفیبر با استفاده از شبیه سازی مستقیم عددی 85 93 7937 FA امین موسائی بخش مهندسی مکانیک دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه یاسوج Journal Article In this study, using the results of a DNS of drag-reduced turbulent channel flow, vortical flow structures especially in the near-wall region are investigated. For this purpose, a Lagrangian Monte-Carlo method has been used to simulate the spatial orientation of fibers. Namely, the flow field is treated in an Eulerian manner whereas the fiber dynamics is described by a Lagrangian point of view. This method yields the exact solution of the governing equations. Vorticity fluctuations in the channel are studied and it turns out that the level of these fluctuations decreases in the drag-reduced flow. The reason for this reduction is explained using the reduction in velocity gradient fluctuations. Also, the distribution of the angle between the vorticity axis and the wall is studied and it turns out that horseshoe vortices exist in both flows. However, in the drag-reduced flow, they are formed farther away from the wall which indicates a weakening of sweep and ejection mechanism in the vicinity of the wall. This weakening leads to drag reduction. Also, the orientation of vortices in the drag-reduced flow is well ordered. در این تحقیق، با استفاده از نتایج شبیه سازی مستقیم عددی جریان آشفته کاهش درگ یافته در کانال، ساختمان‌های گردابه‌ای آشفته به ویژه در نزدیکی دیوار بررسی شده‌اند. برای این منظور از یک روش مونت-کارلو لاگرانژی برای شبیه سازی جهت‌گیری فضایی فیبرها استفاده شده است. یعنی میدان جریان بطور اویلری و دینامیک فیبر بطور لاگرانژی توصیف شده است. این روش، حل دقیق معادلات پایه‌ای حاکم را بدست می‌دهد. نوسان‌های ورتیسیته در کانال بررسی شده و نشان داده شد که سطح این نوسان‌ها در جریان کاهش درگ یافته، کاهش می‌یابند. علت این کاهش توسط کاهش سطح نوسان گرادیان سرعت توضیح داده شده است. همچنین توزیع زاویه بین محور ورتیسیته و دیوار بررسی و نشان داده شده که در هر دو جریان نیوتنی و فیبری گردابه‌های نعل اسبی ایجاد می‌گردند، ولی این گردابه‌ها در جریان کاهش درگ یافته فیبری در فاصله دورتری از دیوار تشکیل می‌شوند که این نشان دهنده تضعیف مکانیزم تزریق و جاروب در نزدیکی دیوار است که این تضعیف می‌تواند باعث کاهش درگ گردد. همچنین توزیع زوایه گردابه‌ها در جریان کاهش درگ یافته منظم‌تر است. https://mme.modares.ac.ir/article_7937_ca3a856a28df7d77d948949206ff9fdf.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 14 3 2014 05 22 Dynamics of lean hydrogen/air flame regimes in micro scale combustion دینامیک رژیم های شعله در احتراق رقیق هیدروژن- هوا در مقیاس میکرو 94 102 7938 FA علیرضا علیپور دانشگاه تربیت مدرس کیومرث مظاهری استاد دانشگاه تربیت مدرس علی شمعونی پور دنشگاه تربیت مدرس Journal Article In the present work, the dynamics of lean (ϕ =0.5) premixed hydrogen/air flames in a micro channel with prescribed wall temperature is studied. The investigation is carried out using the low Mach formulation of Navier-Stokes equations with detailed chemistry and molecular transport for different inflow velocity. Ignition-extinction repetitive, steady symmetry flame and asymmetric flame are observed as the inlet velocity increased. Close to lower flammability limit, ignition-extinction repetitive flame was observed duo to imbalance between chemical time scale and residence time scale. In this regime, the reacting flow is affected by high wall temperature and the extinction occurred by the flow temperature. Upon increasing the inlet velocity, symmetric flame can be observed due to the balance between time scales. It is observed that further increasing the inlet velocity would cause symmetry flame to become unstable because of presence of some perturbations in flow field. Based on the obtained results, it is suggested that the perturbations are created by preferential diffusion of species. در کار حاضر، رژیم های مختلف برای انتشار شعله پیش آمیخته رقیق هیدروژن - هوا در یک کانال در مقیاس میکرو برای سرعت های ورودی مختلف بررسی شده است. مخلوط هیدروژن و هوا با نسبت هم ارزی 5/0 به یک کانال با دیوارهایی با شرط مرزی دمای غیر یکنواخت وارد می شود. با تغییر سرعت ورودی، سه رژیم خاموشی- اشتعال مکرر، پایا متقارن و رژیم پایای نامتقارن را در این هندسه نشان می دهد. در نزدیکی حد شعله وری پایین، رژیم خاموشی – اشتعال مکرر ناشی از عدم برقراری تعادل بین مقیاس زمانی واکنش و مقیاس زمانی اقامت سیال در کانال مشاهده می شود. در این رژیم، جریان تحت تاثیر دمای دیوار مشتعل می شود و تحت تاثیر دمای جریان خاموش می شود. با افزایش سرعت ورودی رژیم های پایای متقارن مشاهده می شود که ناشی از برقراری تعال بین مقیاس های زمانی واکنش و اقامت سیال می باشد. اما مشاهده گردید که با افزایش سرعت ورودی، رژیم های متقارن ناپایدار شده و به شکل نامتقارن پایدار می شوند. با بررسی نتایج بدست آمده، می توان علت اغتشاشات ایجاد شده را fi نفوذ ترجیحی گونه های نسبت داد. https://mme.modares.ac.ir/article_7938_b4892f808f9efbd561cecbfbec3ad20d.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 14 3 2014 05 22 Mechanical and thermal properties of nanocomposites based on polypropylene/linear low density polyethylene/titanium dioxide خواص مکانیکی و حرارتی نانوکامپوزیت‌های پایه پلی‌پروپیلن/پلی‌اتیلن خطی چگالی پایین/نانو ذرات اکسید تیتانیوم 103 109 7939 FA فرامرز آشنای قاسمی استادیار دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، دانشکده مهندسی مکانیک اسماعیل قاسمی پژوهشکده پلیمر و پتروشیمی سجاد دانش پایه دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی Journal Article Abstract- In this study, mechanical and thermal properties of nanocomposites based on polypropylene/ linear low density polyethylene/ nano titanium dioxide (PP/LLDPE/Tio2) were studied. The samples were produced using a co-rotating twin screw extruder including 0,2,4 Wt.% of nano particles, 20,40,60 Wt.% of LLDPE and styrene-ethylene-butylene-styrene(SEBS) as comptabilizer. Tensile properties (modulus, tensile strength and elongation at break), impact resistance and thermal properties (meltingand crystallization temperatures) were evaluated. The results showed that modulus was increased by 9% with addition of nano particles in comparison to PP/LLDPE. In addition, impact resistance was increased and tensile strength and elongation at break were decreased. Melting and crystallization temperatures of PP were increased less or more while, these temperatures for LLDPE did not show meaningful differences. چکیده- در این تحقیق، خواص مکانیکی و حرارتی نانوکامپوزیت‌های شامل ماتریسی از دو فاز پلیمری پلی‌پروپیلن (PP) و پلی‌اتیلن خطی چگالی پایین (LLDPE)، تقویت شده با نانوذرات اکسید تیتانیوم (TiO2) بررسی شده است. ترکیبات شامل 0، 2 و 4 درصد وزنی نانوذرات TiO2 و نیز 20، 40 و 60 درصد وزنی LLDPE و عامل سازگارکننده‌ی استایرن- اتیلن- بوتیلن- استایرن (SEBS) توسط یک اکسترودر همسوگرد تهیه شدند. آزمون‌های مکانیکی و آنالیز حرارتی برای تعیین استحکام‌های ضربه و کششی، مدول الاستیسیته، ازدیاد طول تا پارگی، دماهای ذوب (Tm) و بلورینگی (Tc) ترکیبات انجام شدند. مشاهده شد که با حضور نانوذرات TiO2 مدول الاستیسیته نسبت به ترکیب پایه PP/LLDPE 9 درصد افزایش می‌یابد. استحکام ضربه نیز افزایش، اما استحکام کششی و ازدیاد طول تا پارگی کاهش می‌یابند. نیز دماهای ذوب و بلورینگی و درصد بلورینگی PP اندکی افزایش یافته، اما دماهای ذوب و بلورینگی و درصد بلورینگی LLDPE تغییر خاصی نمی‌کنند. https://mme.modares.ac.ir/article_7939_838f14a84363d9a7ac1b06ad63fc6fb5.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 14 3 2014 05 22 The effect of damping ratio and balls mass on the stability of automatic ball balancer and determining their optimum values بررسی تاثیر ضریب میرایی و جرم ساچمه‌ها بر پایداری اتوبالانسر ساچمه ای و یافتن مقدار بهینه پارامتر‌ها 110 118 7940 FA موسی رضائی دانشیار دانشگاه تبریز رضا فتحی دانشگاه تبریز Journal Article Rotating unbalance is a major cause of vibration in rotating machinery. One of the new methods used to control and reduce the unbalance is use of automatic dynamic ball balancer. In previous researches comprehensive studies have been done on the dynamic behavior and stability of automatic ball balancer, however there is no research has been done on determining the optimum values of the system parameters. Harmful forces caused by the unbalance in the system causes unwanted vibration and malfunctions of the system, therefore reducing the time of balancing is necessary. In this study, the effect of damping ratio and the mass of balls of the automatic dynamic ball balancer on the stability and the balance of system have been investigated. Moreover, for the first time the optimum values of these parameters to minimize the balance time are obtained. The results show that the optimal choice of the system parameters reduces the balance time considerably. نابالانسی علت عمده ارتعاش در ماشین آلات دوار است. یکی از روش های جدید مورد استفاده برای کنترل و رفع نابالانسی استفاده از بالانسر دینامیکی اتوماتیک ساچمه‌ای است. در تحقیقات پیشین، مطالعات گسترده‌‌ای بر رفتار دینامیکی و پایداری اتو‌بالانسر ساچمه‌ای انجام شده است ولی تحقیقی در زمینه‌ی تعیین محدوده‌ی بهینه‌ی پارامترهای سیستم از جمله ضریب میرایی و جرم ساچمه‌ها در عملکرد سیستم انجام نشده است. نیروهای مضر ایجاد شده در اثر نابالانسی باعث ایجاد ارتعاشات ناخواسته و اختلال در عملکرد سیستم می‌شود به همین دلیل کاهش زمان مورد نیاز برای بالانس سیستم اهمیت پیدا می‌کند. به همین منظور در این مقاله تاثیر پارامتر‌های ضریب میرایی و جرم ساچمه‌های اتوبالانسر در تحلیل پایداری و بالانس سیستم به طور دقیق بررسی شده و برای اولین بار مقدار بهینه این پارامترها برای سیستم بر اساس حداقل زمان رسیدن به حالت بالانس تعیین شده است. نتایج نشان می‌دهد که انتخاب بهینه‌ی پارامترهای سیستم باعث کاهش قابل ملاحضه‌ی زمان بالانس می‌شود. https://mme.modares.ac.ir/article_7940_30de9ece7cf3790c8c39ccff1a044209.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 14 3 2014 05 22 3D Analysis of the Boundary Layer on Wind Turbine Blades تحلیل لایه مرزی سه بعدی بر روی پره‌های توربین بادی 119 128 7941 FA حسین حفیظی راد دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید چمران شرکت طراحی و ساخت توربین‌های بادی آترین نقش جهان، شهرک علمی و تحقیقاتی اصفهان مرتضی بهبهانی نژاد دانشیار دانشگاه شهید چمران اهواز سید سعید بحرینیان دانشیار مهندسی مکانیک،دانشگاه شهید چمران پویا طبیبی دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید چمران شرکت طراحی و ساخت توربین‌های بادی آترین نقش جهان، شهرک علمی و تحقیقاتی اصفهان Journal Article In this paper, three-dimensional boundary layer flows on wind turbine blades as well as separation event have been studied. At first, boundary layer and three-dimensional momentum integral equations were obtained for incompressible flow considering rotation effects. Next, the effects of pitch angle and the angle between the flow direction and rotation vector on the Coriolis terms were applied using geometry factor definition and Blade Element Momentum (BEM) theory. Then, the integral parameters and effective geometry factors on separation positions and stall structure were investigated for a rotating blade. The obtained results show that rotational ratio, aspect ratio and radial position are three basic parameters for separation occurrence and separation and stall can be delayed via controlling them. Moreover, the results show that the area near the root is strongly influenced by rotational effects. In addition, it is concluded that the centrifugal pumping due to rotation decreases the boundary layer thickness and delays separation especially in the near root region and increases the blade aerodynamic coefficients. در این مقاله، جریان لایه مرزی بر روی پره‌های توربین بادی و نحوه رخ دادن جدایش بر روی پره، به شکل سه بعدی مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا معادلات لایه مرزی و انتگرال مومنتوم سه بعدی برای جریان تراکم‏ناپذیر با در نظر گرفتن اثر چرخش استخراج شده است. پس از آن، با استفاده از تعریف ضریب هندسه و تئوری مومنتوم المان پره، تأثیر زاویه گام و زاویه میان جریان و بردار چرخش بر روی جملات کریولیس، اعمال شده است. سپس، با حل عددی معادلات به دست آمده برای یک پره چرخان، کمیت‌های انتگرالی و نقاط جدایش به دست آمده است و مشخصه‌های هندسی مؤثر بر روی نقاط جدایش و ساختار واماندگی مشخص شده‌اند. نتایج نشان می‏دهد که سه عامل نسبت سرعت چرخش، نسبت منظری و موقعیت شعاعی در نحوه ایجاد جدایش موثرند و با کنترل آنها، می‏توان جدایش و واماندگی را به تأخیر انداخت. ناحیه نزدیک به ریشه به شدت تحت تأثیر اثرات چرخش است. مکش گریز از مرکز حاصل از چرخش، به خصوص در نواحی نزدیک به ریشه، موجب کاهش ضخامت لایه مرزی و به تعویق افتادن جدایش و همچنین، افزایش ضرایب آیرودینامیکی پره می‌شوند. https://mme.modares.ac.ir/article_7941_46c7cb50b373877fb2f8d5c4517bb969.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 14 3 2014 05 22 Geometrical modeling of closed-cell metal foams using Stochastic cells generation مدل‌سازی هندسی فوم‌های فلزی سلول بسته به روش تولید سلول‌های اتفاقی 129 135 7942 FA محمد حسین پور عضو هیئت علمی دانشگاه شهید رجایی مسعود عباس زاده ارومیه، دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی ارومیه ایرج میرزایی ارومیه، استاد گروه تبدیل انرژی، دانشگاه صنعتی ارومیه Journal Article Metal foams are a new class of materials which are used excessively in recent decade for their good physical and mechanical properties such as low density yet high strength, as well as their good thermal properties which turned them to a good thermal insulator. The main characteristic of the foams is the existence of pores in them which are distributed randomly. Because of the importance of these materials in engineering and other applications, there has been given importance to modeling of them. In this article, a new method has presented for modeling of closed-cell foams and a program has written in macro environment of CATIA software in Visual Basic language which made the modeling of metallic foams with controllable pore size and density possible. In continue, the effect of the pore size and the number of the holes on the relative density of the foams has studied. Comparing the properties of the modeled foams using the presented algorithm and real foams has shown a good agreement. The modeled foams have the ability to get into the finite-element software. فوم‌های فلزی دسته‌ی جدیدی از مواد می‌باشند که در دهه‌ی اخیر به‌دلیل مشخصات مکانیکی و فیزیکی خوب مانند چگالی کم و در عین حال مقاومت فشاری بالا، و همچنین مشخصات حرارتی خوب که آن‌ها را به عایق حرارتی خوب مبدل کرده است، مورد استفاده محققان قرار گرفته است. دلیل عمده خاصیت فوم‌ها، وجود حفره‌ها در درون آن‌ها می‌باشد که بصورت تصادفی در آن‌ها پخش شده‌اند. با توجه به اهمیت این مواد در مهندسی و دیگر کاربرد‌های آن، مدل‌سازی این مواد مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله، روش جدیدی برای مدل کردن فوم‌های سلول بسته ارائه شده و یک برنامه در محیط ماکروی نرم افزار CATIA به زبان ویژوال بیسیک نوشته شده است که مدل کردن فوم‌های فلزی را با اندازه‌ی حفره و چگالی کنترل شده، ممکن ساخته است. درادامه تاثیر اندازه‌ی حفره‌ها و تعداد حفره‌ها بر روی چگالی نسبی این فوم‌ها مورد بررسی قرار گرفته است. مقایسه‌ی خواص فوم‌های مدل شده با استفاده از الگوریتم ارائه شده و فوم‌های واقعی مطابقت خوبی را نشان داده است. همچنین فوم‌های مدل شده قابلیت وارد شدن در نرم افزارهای روش‌های اجزا محدود را دارند. https://mme.modares.ac.ir/article_7942_0f541eccc4dc49cc19da7ca4594fad27.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 14 3 2014 05 22 Computational Analysis of Stepped Tip Gap Casing Effect on Performance of a Centrifugal Compressor تحلیل عددی اثر پوسته با درز نوک پلّه‌ای بر عملکرد یک کمپرسور گریز از مرکز 136 144 7943 FA رضا تقوی زنوز دانشگاه علم و صنعت ایران احسان سلکی دانشگاه علم و صنعت ایران هادی افشاری دانشگاه علم و صنعت ایران Journal Article In this article, one of the new casing treatment methods for improving of compressor performance have been investigated. Stepped tip gap is one of the appropriate methods of casing treatment that its functionality in axial compressors have been proved lately. In the present study, for the first time, effects of stepped tip gap on stall margin improvement of a centrifugal compressor have been evaluated numerically. Simulation has been done using Fluent software and k-ε turbulence modeling. To find the optimum geometry of stepped tip gap, seven casing geometries with one untreated smooth wall were considered. Results of velocity contours and streamlines patterns on various azimuthal and meridional planes showed that by using casing with stepped tip gap, tip leakage flow has been weaken and flow blockage in compressor main passage has been reduced. Hence, stepped tip gap extends the stable operating range of compressor and delays the occurrence of stall phenomenon. Results of present research, shows that by using stepped tip gap with optimum size, stall margin of the proposed compressor was improved by 7.38%. در این مقاله، یکی از روش‌های جدید اصلاح پوسته به منظور بهبود عملکرد کمپرسورها مورد بررسی قرار گرفته است. درز نوک پلّه‌ای یکی از روش‌های مناسب اصلاح پوسته کمپرسورهاست که اخیراً کارایی آن در زمینه کمپرسورهای محوری به اثبات رسیده است. در مطالعه حاضر، اثرات درز نوک پلّه‌ای بر بهبود حاشیه استال یک کمپرسور گریز از مرکز، برای اولین بار، به روش عددی مورد ارزیابی قرار گرفته است. شبیه‌سازی به کمک نرم‌افزار فلوئنت و با بهره‌گیری از مدل آشفتگی k-ε صورت پذیرفته است. به‌منظور یافتن هندسه بهینه درز نوک پلّه‌ای، هفت هندسه پوسته مختلف به همراه کمپرسور با پوسته صاف در نظر گرفته شده‌اند. بررسی کانتورهای سرعت و الگوهای خطوط جریان روی صفحات عمود بر راستای جریان و نصف‌النهاری نشان می‌دهد که با ایجاد پوسته با درز نوک پلّه‌ای، جریان نشتی نوک پرّه تضعیف شده و میزان انسداد جریان در گذرگاه اصلی کمپرسور، کاهش پیدا می‌کند. بنابراین درز نوک پلّه‌ای، سبب افزایش محدوده عملکرد پایدار کمپرسور شده و وقوع پدیده استال را به‌تأخیر می‌اندازد. نتایج تحقیق حاضر نشان می‌دهد که با استفاده از درز نوک پلّه‌ای با ابعاد بهینه، حاشیه استال کمپرسور 38/7% بهبود پیدا می‌کند. https://mme.modares.ac.ir/article_7943_0163cceb20f5ca7b313419c068abd9dc.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 14 3 2014 05 22 Energy and exergy analysis of Organic Rankine Cycle with using two-component working fluid in specified heat source conditions تحلیل انرژی و اگزرژی سیکل ارگانیک رانکین با به کارگیری سیال‌کاری دو جزیی در شرایط مشخص منبع حرارتی 145 156 7944 FA محمود چهارطاقی استادیار دانشگاه صنعتی شاهرود مهدی بابایی دانشگاه صنعتی شاهرود Journal Article Waste heat recovery plays an important role in energy resource management. Low grade waste heat could be recovered by Organic Rankine Cycle (ORC). This is the same as the Rankine cycle and an organic fluid is used as working fluid. In this work the effects of using two-component mixtures with different temperature glides during phase change, on performance of Organic Rankine Cycle are studied. Four two-component mixtures are selected: n-pentane/n-butane, isopentane/isobutene, n-pentane/isobutene and isopentane/n-butane. In this study for more reasonable comparison of thermal recovery the inlet and outlet temperatures of heat source heat carrier fluid and its mass flow rate are considered to be constant. Results show that in the use of two-component mixtures in comparison with pure fluids, approximately 9% increase in energetic and exergetic efficiencies for simple configuration and 14% in configuration with the internal heat exchanger can be achieved with respect to the temperature glide match in the condenser and evaporator. بازیافت گرمای اتلافی نقش مهمی در مدیریت منابع انرژی ایفا می‌کند. از سیکل ارگانیک رانکین می‌توان برای بازیابی حرارت اتلافی دما پایین استفاده نمود. این سیکل مشابه سیکل رانکین بوده و فقط از سیالات ارگانیک به عنوان سیال‌کاری در آن استفاده می‌شود. هدف از این تحقیق بررسی تاثیر استفاده از مخلوط‌های دو جزیی با شیب‌های دمایی متفاوت هنگام تغییر فاز، بر روی عملکرد سیکل ارگانیک رانکین می باشد. چهار مخلوط دوجزیی انتخاب شده عبارتند از: پنتان نرمال/بوتان نرمال، ایزوپنتان/ایزوبوتان، پنتان نرمال/ایزوبوتان و ایزوپنتان/بوتان نرمال. در تحقیق حاضر، برای مقایسه‌ی منطقی‌تر در بازیابی حرارتی، دمای ورودی و خروجی سیال حامل حرارت منبع حرارتی و دبی جرمی آن ثابت در نظر گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که با توجه به مطابقت شیب دمایی در چگالنده و تبخیرکننده در استفاده از سیال مخلوط دوجزیی، در مقایسه با سیال‌کاری خالص افزایش راندمان حرارتی و اگزرژی حدود 9% در پیکربندی ساده و 14% در سیکل با مبدل حرارتی داخلی، قابل دسترس است. https://mme.modares.ac.ir/article_7944_0aed23da2775d1ffec4e951b99f3cca8.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 14 3 2014 05 22 A new method for selection of reference coordinates in operational modal testing of structures روشی جدید برای انتخاب نقاط مرجع در آزمایش مودال محیطی سازه ها 157 166 7945 FA هدی سرپرست دانشگاه سمنان محمد رضا آشوری دانشگاه سمنان محمد مهدی خطیبی دانشگاه سمنان Journal Article One of the drawbacks of the operational modal analysis techniques is that there is no possibility of measurement of the responses in all required points, which is attributed to the limitations of either the number of accelerometers or the number of measurement channels. To overcome this shortcoming, an experiment should be performed in different steps and relations between these steps of the experiment are determined by selection of some specific points as reference points. Existing techniques use the correlation between measurement points to determine the reference points in which an increase in the environmental noise leads to the incapability of the method. In this paper, a new index for selection of reference points is introduced which is more efficient in the noisy environments. To evaluate the proposed method numerically, a comparison has been drawn between the results of this method and correlation approaches using a FE model of a beam. To validate the method, an experiment has been conducted on a steel plate. Obtained results from numerical and experimental cases show that the proposed index is more capable in reference point selection and calculation of the modal parameters of the structures comparing to the results of correlation method. یکی از مشکلات روش های آنالیز مودال محیطی عدم امکان اندازه گیری همزمان پاسخ در تمامی نقاط مدنظر است، که عمدتا بدلیل محدودیت در تعداد شتاب سنج ها یا کانال‌های اندازه گیری می باشد. به منظور غلبه بر این مشکل، آزمایش باید در چندین مرحله انجام شده و ارتباط بین مراحل آزمایش با انتخاب نقاطی به عنوان نقاط مرجع برقرار شود. روش های موجود، انتخاب نقاط مرجع را بر اساس همبستگی بین نقاط اندازه گیری شده انجام می دهند که با افزایش نویز محیطی، کارایی خود را از دست می دهند. بنابراین در این مقاله شاخص جدیدی برای انتخاب نقاط مرجع ارائه شده است که در محیط نویزی عملکرد مناسب تری دارد. به منظور بررسی عددی، روش پیشنهادی و روش همبستگی بر روی مدل اجزای محدود یک تیر اجرا و پارامترهای مودال حاصل از دو روش با یکدیگر مقایسه شده اند. همچنین اثر اضافه شدن نویز در سیگنال پاسخ بررسی شده است. در ادامه آزمایشی بر روی یک ورق فلزی، انجام شده است. نتایج بدست آمده از بررسی های عددی و تجربی، نشان دهنده عملکرد مناسب تر شاخص پیشنهادی در مقایسه با شاخص همبستگی برای انتخاب نقاط مرجع و محاسبه پارامترهای مودال سازه می باشد. https://mme.modares.ac.ir/article_7945_bef3c6e0d3b86a587cca64bc4f01d4e2.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 14 3 2014 05 22 Evaluation of Thermal and Moisture Inertia Effects in Clothing and Gagge’s Model Modification for Body Thermal Sensation and Physiological Responses Estimation ارزیابی اثرات ذخیره حرارت و رطوبت در لباس و اصلاح مدل گایج برای پیش‌بینی احساس حرارتی و پاسخ‌های فیزیولوژیکی بدن 167 175 7946 FA امیر امیدوار استادیار دانشگاه صنعتی شیراز بابک افرا دانشگاه صنعتی شیراز Journal Article Up to now, lots of thermal comfort models have been introduced to predict human being’s body thermal response to the changes in personal and environmental conditions. Among them, Gagge’s model because of its ability in estimating body physiological responses and thermal sensation in transient conditions has turned to one of the most used thermal comfort models. Although, this model uses transient mechanisms to determine body core and skin temperatures, but yet, simplified assumptions including steady heat and moisture transfer through clothing and disregarding thermal and mass inertia in the clothing is used in its structure. This study, by investigating various mechanisms of heat and moisture transfer in the clothing (steady heat and mass transfer, transient heat transfer-steady mass transfer, transient heat transfer-semi transient mass transfer) tries to compare upcoming results of these models with those of experiments. It was declared that considering transient heat transfer along with semi transient mass transfer in the clothing have positive effects on the results. تاکنون مدل‌های آسایش حرارتی زیادی برای پیش‌بینی پاسخ حرارتی بدن به تغییر در شرایط فردی و محیطی ارائه شده است که در این میان مدل گایج به دلیل تخمین پاسخ‌های فیزیولوژیکی و احساس حرارتی افراد در شرایط گذرا به یکی از پرکاربرد‌ترین مدل‌های آسایش حرارتی تبدیل شده است. این مدل اگرچه از سازوکار‌های گذرا برای تعیین دمای مرکز بدن و دمای سطح پوست استفاده می‌کند، اما در ساختار آن از فرضیات ساده کننده‌ای نظیر پایا بودن انتقال حرارت و رطوبت در لباس و نادیده انگاشتن اینرسی حرارتی و جرمی در لباس استفاده شده است. به نظر می‌رسد که این فرضیات ساده کننده تا حدودی با ساختار گذرای مدل گایج که مهم‌ترین حسن آن نیز محسوب می‌شود، در تضاد است. این پژوهش با بررسی سازوکار‌های مختلف برای انتقال انرژی و رطوبت در لباس (انتقال انرژی پایا- انتقال جرم پایا، انتقال انرژی گذرا- انتقال جرم پایا و انتقال انرژی گذرا- انتقال جرم شبه گذرا) تلاش می‌کند میزان انحراف پاسخ حرارتی پیش‌بینی شده توسط این مدلسازی‌ها را از مقادیر برآمده از کارهای تجربی بررسی نماید. نتایج بدست آمده حاکی از بهبود مدلسازی با در نظر گرفتن اثرات گذرای انتقال انرژی و شبه گذرای جرم در لباس است. https://mme.modares.ac.ir/article_7946_5d188b044333b4c62676e0d4f53dade7.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 14 3 2014 05 22 Dynamic modeling, simulation and control of a quadrotor using MEMS sensors’ experimental data مدلسازی دینامیکی، شبیه سازی وکنترل یک کوادروتور با استفاده از داده های آزمایشگاهی سنسورهای MEMS 176 184 7947 FA احسان داودی دانشگاه صنعتی سهند تبریز مهدی رضایی دانشگاه صنعتی سهند تبریز Journal Article This paper presents the inverted PID control of a quadrotor based on the experimentally measured sensors and actuators’ specifications. The main goal is the control and closed loop simulation of a quadrotor using inverted PID algorithm. First, a nonlinear model of quadrotor is derived using Newton-Euler equations. To have a more realistic simulation a setup were designed and developed to measure the sensors noise performance as well as the actuators’ dynamics. The setup involves a platform that two brushless motors mounted at the ends and rotates on a shaft. The platform attitude is measured using the MEMS sensors attached to it. A Kalman filter was used to reduce the sensors noises effect. Results demonstrate good performance for Kalman filter and the controller. این مقاله به کنترل یک کوادروتور بر اساس تخمین وضعیت بدست آمده از سنسورهای MEMS می‌پردازد. در ابتدا، مدل دینامیکی کوادروتور استخراج شده و سپس با استفاده از الگوریتم PID معکوس، کنترل وضعیت آن در نرم‌افزار متلب شبیه‌سازی شده است. برای واقعی‌تر کردن مدل شبیه‌سازی و نزدیک کردن آن به واقعیت، از داده‌های آزمایشگاهی استفاده گردیده است. به همین منظور یک مجموعه آزمایشگاهی تشکیل شده از یک بدنه حامل سنسورهای شتاب سنج و سرعت زاویه‌ای که در دو سمت آن دو موتور ملخ‌دار نصب گردیده و حول یک شفت دوران می‌کند طراحی و ساخته شد. از آنجاییکه داده‌های آزمایشگاهی برای سنسورها نشان از خطا و نویزی بودن آنها دارد از یک فیلتر کالمن برای کاهش نویز سنسورها استفاده گردید و نتایج عملکرد کنترلر با استفاده از خروجی‌ سنسورها و خروجی فیلتر کالمن با هم مقایسه شدند. نتایج بدست آمده نشان از عملکرد خوب فیلتر کالمن و کنترل مناسب مجموعه می‌باشد. https://mme.modares.ac.ir/article_7947_be341249df108cb23c312ae62b6565cd.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 14 3 2014 05 22 Proposition of obliqueable ring installation at crown of the hellertype cooling tower for reduction of throttling effect in windy condition پیشنهاد نصب حلقه‌ کج‌شونده در تاج برج‌خنک‌کن هلر برای کاهش انسداد خروج هوا از بالای آن در هنگام وزش باد 185 193 7948 FA سعیدرضا صباغ یزدی استاد دانشکده عمران/ دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی سعید قره‌جانلو دانشجوی کارشناسی ارشد/دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی Journal Article The heller type dry cooling tower performance is significantly affected by unfavorable wind effects. During recent years, many modifications including the application of new equipment, using new materials, modification of tower's geometry, etc., have been proposed to optimize heller cooling towers performance. In this study, a crown supplement is proposed to reduce the throttling effect of deflected plume. Two alternatives of the elastic ring with 5% and 10% of the cooling tower height are considered. In order to investigate the effect of proposed crown supplement computational modeling is used utilizing ANSYS commercial software. For this purpose, a numerical model was utilized and the results were verified by comparing pressure at trunk of towers with VGB code. The thermal buoyancy phenomenon helps airflow to move upward. Assuming that thermal buoyancy will help to the results, in present work this phenomenon is not considered. The computational results present better performance by increasing 9 to 12.6 percent of air volume flow through the tower compared to the usual condition. عملکرد برجهای خنک‌کن خشک به شدت تحت تأثیر نامطلوب وزش باد قرار می‌گیرد. در سالهای اخیر موضوعات فراوانی در خصوص بکارگیری تجهیزات جدید، استفاده از مصالح نوین، تغییر درهندسه برج و... برای بهینه‌سازی عملکرد برجهای خنک‌کن هلر مطرح شده است. در این تحقیق، برای کاهش اثر انسداد دهانه خروجی دودکش برج و افزایش بازدهی آن در هنگام وزش باد، تجهیزاتی در بالای برج پیشنهاد شده است. بدین منظور دو نمونه حلقه الاستیک با ارتفاع 5 و 10 درصد ارتفاع برج خنک‌کن در نظر گرفته شده است. در این مدلسازی، برای بررسی تجهیزات پیشنهاد شده از نرم‌افزار تجاری ANSYS استفاده شده است. ابتدا برای بررسی درستی عملکرد مدل عددی ، تغییرات فشار حاصل از حل عددی برج خنک‌کن با مقادیر پیشنهادی آیین‌نامه VGB آلمان مقایسه شده‌ است. پدیده شناوری حرارتی به حرکت روبه‌بالای جریان هوا کمک می‌کند. با فرض اینکه، این پدیده به نتایج کار حاضر کمک می‌کند، از مدلسازی آن صرفنظر شده است. نتایج مدلسازی نشان می‌دهد که در صورت نصب تجهیزات پیشنهاد شده در بالای برج، می‌توان دبی جریان هوای خروجی از دهانه بالایی برج را به میزان 9 تا 6/12 درصد نسبت به حالت معمول بهبود بخشید و در نتیجه باعث افزایش کارایی برج ‌شد. https://mme.modares.ac.ir/article_7948_596059d266f32a63144d67628a53db89.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 14 3 2014 05 22 Node enrichment-moving error estimate and adaptive refinement in Mixed Discrete Least Squares Meshless method for solution of elasticity problems روش برآورد خطا و تظریف تطبیقی غنی‌سازی- جابه‌جایی در روش بدون شبکه حداقل مربعات گسسته مختلط برای حل مسایل الاستیسیته 194 202 7949 FA صائب فرجی دانشگاه علم و صنعت ایران محمد هادی افشار دانشگاه علم و صنعت ایران Journal Article In this paper a node enrichment-moving error estimate and adaptive refinement procedure in Mixed Discrete Least Squares Meshless (MDLSM) method is suggested to improve the solution of elasticity problems. The suggested method uses of two node enrichment and node moving refinement procedures simultaneity. The voronoi diagram is used to locate the position of new added nodes in enrichment step. The errors of new added nodes, after each enrichment procedure, are calculated via interpolation rather than the error of simulation nodes to reduce the computational effort. So, the additional simulation effort saves and the steps of suggested method and conventional enrichment procedure are same. Completing the enrichment step, a node moving procedure is used to improve the solutions and solving the nodes excessive vicinity problem that is happened in conventional node enrichment procedure, especially with irregular node distribution. The node enrichment-moving method is continued to obtain the desirable accuracy. The proposed method is used to solve several examples and the results are presented and compared with those of conventional node enrichment procedure and analytical exact solutions. The results show superior efficiency, effectiveness and accuracy of the proposed method compared to conventional node enrichment method. در این مقاله روش برآورد خطا و تظریف تطبیقی غنی‌سازی-جابه‌جایی در روش بدون شبکه حداقل مربعات گسسته مختلط، برای بهبود دقت جواب‌های مسایل الاستیسیته خطی ارائه شده است. این روش از دو روش غنی‌سازی و جابه‌جایی شبکه به طور همزمان استفاده می‌کند. در هر مرحله‌ی غنی‌سازی، دیاگرام ورنی برای مشخص کردن موقعیت گره‌هایی که باید به شبکه اضافه شوند، به‌کار برده شده است. بعد از هر مرحله‌ی غنی‌سازی، خطای گره‌های جدید اضافه شده از روی خطای گره‌های آرایش مرحله قبلی تخمین زده می‌شوند، بنابراین هزینه‌ی محاسباتی اضافی برای تحلیل مجدد صرف نمی‌شود و تعداد مراحل لازم برای تحلیل شبکه در دو روش غنی‌سازی‌-جابه‌جایی و غنی‌سازی متداول یکسان هستند. سپس یک فرآیند جابه‌جایی شبکه بعد از هر مرحله غنی‌سازی برای بهبود دقت جواب‌ها استفاده می‌شود. روش غنی‌سازی-جابه‌جایی تا بدست آوردن دقت مورد نظر ادامه می‌یابد. روش ارائه شده با بدست آوردن یک آرایش هموار، علاوه بر حل مشکل نزدیکی بیش از اندازه‌ی برخی گره‌ها که در روش غنی‌سازی متداول رخ می‌دهد، باعث بهبود دقت جواب‌ها نیز می‌گردد. مثال‌های عددی حل شده در حوزه الاستیسیته خطی و مقایسه جواب‌های بدست آمده از روش غنی‌سازی‌-جابه‌جایی با روش غنی‌سازی متداول و جواب‌های تحلیلی دقیق، کارایی و دقت بالاتر روش ارائه شده را نشان داده‌اند. https://mme.modares.ac.ir/article_7949_5fedcaffc4aba6e57a3563b1c7d60c1d.pdf