دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 A thermodynamically consistent two-dimensional constitutive model for magnetic shape memory alloys ارائه یک مدل ساختاری دوبعدی سازگار ترمودینامیکی برای آلیاژهای حافظه‌دار مغناطیسی 1 11 9541 FA محمدرضا موسوی دانشگاه صنعتی شریف جمال ارغوانی هیات علمی Journal Article 1970 01 01 Magnetic shape memory alloys (MSMAs) are a new class of smart materials that exhibit characteristics of large recoverable strains and high frequency. These unique characteristics, make MSMAs interesting materials for applications such as actuators, sensors, and energy harvesters. This paper presents a two-dimensional phenomenological constitutive model for MSMAs, developed within the framework of irreversible continuum thermodynamics. To this end, a proper set of internal variables is introduced to reflect the microstructural consequences on the material macroscopic behavior. Moreover, a stress-dependent thermodynamic force threshold for variant reorientation is introduced which improves the model accuracy in multiaxial loadings. Preassumed kinetic equations for magnetic domain volume fractions, decoupled equations for magnetization unit vectors and appropriate presentation of the limit function for martensite variant reorientation lead to a simple formulation of the proposed constitutive model. To investigate the proposed model capability in predicting the behaviors of MSMAs, several numerical examples are solved and compared with available experimental data as well as constitutive models in the literature. Demonstrating good agreement with experimental data besides possessing computational advantages, the proposed constitutive model can be used for analysis of MSMA-based smart structures. آلیاژهای حافظه‌دار مغناطیسی دسته‌ی جدیدی از مواد هوشمند به شمار می‌آیند که خواصی همچون کرنش‌های برگشت‌پذیر بزرگ و فرکانس عملکرد بالا از خود نشان می‌دهند. این خواص منحصر به فرد، آلیاژهای حافظه دار مغناطیسی را به عنوان گزینه‌ای مناسب در کاربردهایی همچون عملگرها، حسگرها و برداشت‌کننده‌های انرژی مطرح کرده است. این مقاله یک مدل ساختاری پدیده شناختی دو‌بعدی برای آلیاژهای حافظه‌دار مغناطیسی، در چارچوب ترمودینامیک فرایندهای بازگشت‌ناپذیر ارائه می‌کند. به منظور منعکس کردن پدیده‌های میکروسکوپیک بر روی رفتار ماکروسکوپیک ماده، تعدادی متغیر داخلی مناسب معرفی شده است. در ضمن نیروی محرک بحرانی برای شروع بازچینی مارتنزیتی، وابسته به تنش در نظر گرفته شده است که دقت مدل در بارگذاری‌های چندمحوره را افزایش می‌دهد. معادلات سینتیکی پیش‌فرض شده برای کسرهای حجمی دامنه‌های مغناطیسی، معادلات مستقل از یکدیگر برای بردارهای یکه مغناطیس‌شوندگی و معرفی تابع حدی مناسب برای بازچینی واریانت‌های مارتنزیتی منجر به سادگی فرمول‌بندی مدل پیشنهادی شده‌اند. به منظور بررسی عملکرد مدل پیشنهادی در پیش‌بینی رفتار آلیاژهای حافظه دار مغناطیسی چند مثال عددی حل و با داده‌های تجربی موجود و همچنین با مدل‌های ساختاری دیگر مقایسه شده‌ است. مدل پیشنهادی با دارا بودن دقت قابل قبول در پیش‌بینی نتایج تجربی و همچنین سادگی روابط که منجر به کاهش هزینه‌های محاسباتی می‌گردد، برای تحلیل سازه‌های هوشمند بر پایه آلیاژهای حافظه‌دار مغناطیسی مناسب می‌باشد. https://mme.modares.ac.ir/article_9541_0ebefbe6a3b4e5e0d786c26affc419ad.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Flow Control and Drag Reduction of Circular Cylinder Using Moving Surfaces by Two-dimensional Simulation کنترل جریان و کاهش ضریب پسای استوانه توسط سطوح متحرک با شبیه‌سازی دوبعدی 12 20 9542 FA سید عرفان سلیمی پور عضو هیات علمی / دانشگاه مهندسی فناوریهای نوین قوچان Journal Article 1970 01 01 Flow around a circular cylinder placed in an incompressible uniform stream is investigated via two-dimensional numerical simulation in the present study. Some parts of the cylinder are replaced with moving surfaces, which can control the boundary layer growth. Then, the effects of the moving surfaces locations on the power and drag coefficients are studied at various surface speeds. The flow Reynolds number is varied from 60 to 180. To simulate the fluid flow, the unsteady Navier-Stokes equations are solved by a finite volume pressure-velocity coupling method with second-order accuracy in time and space which is called RK-SIMPLER. In order to validate the present written computer code, some results are compared with previous numerical data, and very good agreement is obtained. The results from this study show that some of these surfaces reduce the drag coefficients and the coefficient of the total power requirements of the system motion. The optimum location and the speed of the surfaces which cause the minimizing the power coefficient are also obtained; By observing the results it is found that in all Reynolds numbers, the minimum power coefficient or in other word, the optimum drag coefficient is occurred at surface angle of 70 deg. در این مقاله، به بررسی جریان آرام گذرنده از یک استوانه که در مقابل یک جریان تراکم ناپذیر یکنواخت قرار گرفته، به صورت عددی و در حالت دو بعدی پرداخته شده است. بخش‌هایی از سطح استوانه با سطوحی متحرک که قابلیت کنترل رشد لایه مرزی را دارند جایگزین شده‌اند. سپس اثرات موقعیت سطوح روی ضرایب توان و پسای استوانه تحت سرعت‌های مختلف سطوح در محدوده اعداد رینولدز بین 60 تا 180 مطالعه شده‌اند. برای شبیه‌سازی عددی جریان سیال، معادلات ناویر- استوکس ناپایا به-کمک یک روش کوپل سرعت-فشار موسوم به آر، کی-سیمپلر به روش حجم محدود و با دقت زمانی و مکانی مرتبه دو حل شده‌اند. به منظور اعتبارسنجی برنامه کامپیوتری تدوین شده، پاسخ‌های حاصل با نتایج عددی موجود مقایسه گردید و تطابق بسیار خوبی به‌دست آمد. نتایج به‌دست آمده از این بررسی‌ها نشان می‌دهند که برخی از این سطوح متحرک، ضریب توان کل حرکت سیستم و ضریب پسا را کاهش می‌دهند. همچنین، موقعیت و سرعت بهینه سطوحی که موجب کمینه شدن ضریب توان شده‌اند، به-دست آمده‌اند؛ با مشاهده نتایج می‌توان دریافت که در تمامی اعداد رینولدز، حداقل ضریب توان یا به‌عبارتی ضریب پسای بهینه در زاویه سطح 70 درجه رخ داده است. https://mme.modares.ac.ir/article_9542_cddaa6e1ad5ba4c70c6c05db38099fa0.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 An Investigation of Effects of Tool size and Feed rate on Tool life in High Speed Milling of Ti-6Al-4V alloy بررسی میزان تاثیر اندازه ابزار و نرخ پیشروی بر عمر ابزار در فرزکاری سرعت بالای آلیاژ تیتانیوم(Ti-6Al-4V) 21 26 9543 FA محمد خوران هیات علمی مجتمع آموزش عالی اسفراین حبیب الله صفری معاونت آموزشی محمد رضا دشت بیاض عضو هیات علمی دانشگاه شهید باهنر Journal Article 1970 01 01 Selecting tool materials, tool sizes and determining the cutting parameters presents a great challenge in machining operations especially in high speed machining processes. In this study effect of feed rate which is one of the important machining parameters and tool size on tool life in high speed machining of Ti-6Al-4V alloy were investigated. Fixed cutting speed of 200 m/min, feed rate of 0.03 and 0.06 mm/tooth together with axial cutting depth of cut 5.0 mm, and radial cutting depth of cut 1.5 mm were employed as the cutting parameters. TiAlN + TiN coated tungsten cemented carbide insert in two different size was used during machining operations. Flank wear land measurement was taken by using a toolmakers’ microscope and recorded accordingly throughout machining processes. The results showed during the machining employing both feed rate and using smaller tool size chipping occurred on the tool nose along with gradual tool flank wear. Also by increasing the feed rates utilizing the smaller size of tool highly affected tool life compared to employing the larger one during the high speed machining operations. Reduction the feed rate by 50 percent increased the tool life of smaller tool size by 200 percent. انتخاب جنس و اندازه ابزار و همچنین تعیین پارامترهای ماشین‌کاری همواره یکی از چالش‌های پیش رو در عملیات ماشین‌کاری به ویژه در ماشین‌کاری سرعت بالا می‌باشد. در این تحقیق تاثیر یکی از پارامترهای مهم ماشین‌کاری یعنی نرخ پیشروی و اندازه ابزار بر طول عمر آن، در ماشین‌کاری آلیاژ تیتانیوم (Ti-6Al-4V) با سرعت بالا مورد مطالعه قرار گرفته است. سرعت ماشین‌کاری با مقدار ثابت 200m/min، نرخ پیشروی مقادیرmm/tooth 0.03، 0.06 و عمق بار محوری و شعاعی به ترتیب5 mm و 1.5 mm به عنوان پارامترهای ماشین‌کاری در نظر گرفته شده است. ابزارهای برش از جنس کاربید تنگستن با پوشش دو لایه TiALN+TIN در دو اندازه متفاوت در عملیات ماشین‌کاری به کار گرفته شد. در حین عملیات ماشین‌کاری آستانه فرسایش(VB) ابزارها کنترل و توسط میکروسکوپ، اندازه‌گیری و ثبت شد. نتایج نشان داد هنگامی که عملیات ماشین‌کاری با ابزار اندازه کوچک‌تر انجام گرفت، در هر دو نرخ پیشروی انتخابی علاوه بر سایش تدریجی، کندگی‌هایی نیز در نوک ابزار مشاهده گردید. همچنین حین استفاده از ابزار با اندازه کوچکتر افزایش نرخ پیشروی تاثیر بیشتری برکاهش طول عمر ابزار نسبت به ماشین‌کاری سرعت بالا با ابزار اندازه بزرگتر دارد. کاهش نرخ پیشروی به میزان 50 درصد باعث افزایش 200 درصدی طول عمر ابزار با اندازه کوچکتر گردید. https://mme.modares.ac.ir/article_9543_7364e0bb7f15ebfbc9e12d5b13f51a02.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Three dimensional investigations of inlet/outlet arrangements and nanofluid utilization effects on a triangular microchannel heat sink performance مطالعه سه‌بعدی آثار دو آرایش ورودی/خروجی جریان و استفاده از نانوسیال بر عملکرد یک چاه‌گرمایی با میکروکانال‌های مثلثی 27 38 9544 FA رضا صادقی فارغ التحصیل ارشد حسین خراسانی زاده دانشیار دانشگاه کاشان مجتبی سپهرنیا دانشجوی دکترا- دانشگاه کاشان Journal Article 1970 01 01 In this numerical study, three dimensional laminar flow, heat transfer and other thermal characteristics of a microchannel heat sink, consisting of seven isosceles triangular microchannels, have been investigated. For this purpose, conduction in the solid parts has been considered and two different horizontal inlet/outlet (I-type) and vertical inlet/outlet (U-type) arrangements have been considered. Simulations have been performed for a constant heat flux of 125 kWm-2 entering from the substrate. In previous studies flow of water in rectangular microchannles has been considered, but in this study CuO-water nanofluid has been utilized. The effects of the Brownian motion of nanoparticles and variation of thermophysical properties of the nanaofluid with termperature have been considered and their importances studied. The results show that with increasing pressure drop, the heat sink performance in terms of heat transfer, thermal resistance and uniform temperature distribution at subtrate improves for the two nominated arrangements. Also increasing the volume fraction to 2% improves the heat sink performance, but as it increases further the thermal resistance and the non-uniformity of temperature at the bottom plate enlarge with no heat transfer improvement. Making comparison with the results of the previous studies on the effect of inlet/outlet arrangement proves that the thermal performance is affected by both of the inlet/outlet arrangement as well as the shape and geometry of the microchannels. For the heat sink of this study with triangular microchannels the performance of the I-type arrangement is better than the U-type arrangement. در این تحقیق عددی جریان آرام نانوسیال، انتقال حرارت و سایر مشخصه‌های عملکردی یک چاه‌گرمایی، شامل هفت میکروکانال با مقطع مثلث متساوی‌الساقین، با لحاظ نمودن هدایت در قسمت‌های جامد به صورت سهبعدی بررسی شده‌است. دو آرایش ورود و خروج افقی (آرایش I) و ورود و خروج عمودی (آرایش U) در نظر گرفته شده‌اند و شبیه‌سازی‌ها برای شار‌حرارتی ثابت 125 کیلووات بر مترمربع ورودی به کف چاه حرارتی انجام شده‌اند. در مطالعات پیشین مربوط به اثر آرایش ورود و خروج از جریان آب در میکروکانال‌های مستطیلی استفاده شده‌است، ولی در این تحقیق از جریان نانوسیال آب-اکسید مس با کسر حجمی‌های از صفر تا 4 درصد در میکروکانال مثلثی استفاده شده‌است. همچنین خواص ترموفیزیکی نانوسیال با دما متغیر لحاظ شده‌اند و اثر حرکت براونی نانوذرات لحاظ و اهمیت استفاده از نانوسیال و در نظرگرفتن حرکت براونی مطالعه شده‌است. نتایج نشان می‌دهد برای هر دو آرایش با افزایش افت فشار عملکرد چاه‌گرمایی از نظر انتقال حرارت، مقاومت حرارتی و توزیع یکنواخت دما در کف چاه‌گرمایی بهبود می‌یابد. همچنین برای هر دو آرایش، افزایش کسر حجمی تا 2 درصد منجر به بهبود عملکرد حرارتی می‌شود، اما افزایش بیشتر آن منجر به افزایش مقاومت حرارتی و غیریکنواختی‌ بیشتر دما در کف چاه‌گرمایی و ثابت ماندن ناسلت می‌شود. مقایسه نتایج این تحقیق با نتایج مطالعات پیشین در خصوص نقش آرایش ورود و خروج نشان می‌دهد که عملکرد حرارتی علاوه بر آرایش ورود و خروج به شکل و هندسه میکروکانال‌ها وابسته است و برای چاه گرمایی این تحقیق عملکرد آرایش I بهتر از آرایش U است. https://mme.modares.ac.ir/article_9544_b2303e95600891090f6519df2b23eb09.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 The numerical simulation of flow and heat transfer of temperature dependent properties of viscoelastic fluid in an axisymmetric sudden expansion شبیه‌سازی عددی جریان و انتقال حرارت خواص وابسته به دمای سیال ویسکوالاستیک در تبدیل واگرای متقارن محوری 39 49 9545 FA محمد محسن شاه مردان دانشیار دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی شاهرود علی منتهایی دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی شاهرود محمود نوروزی استادیار دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی شاهرود Journal Article 1970 01 01 In the current research, laminar flow and heat transfer of viscoelastic fluid in an axisymmetric sudden expansion whit expansion ratio of 1:3 is investigated. Finite volume method and PISO algorithm are used for numerical simulation of flow and heat transfer of viscoelastic fluid. As well as, for study the effect of elasticity property of polymeric fluid flow, nonlinear Phan-Thein-Tanner (PTT) rheological model is used. Most of the researches which has been done in this field are focus on investigating hydrodynamic parameters of flow like study the effect of Reynolds number and elasticity property on vortices length, so due to the scarcity of comprehensive study about the heat transfer of viscoelastic fluid flow in sudden expansion, performing present study seems necessary. Considering some of the rheological and thermodynamic properties of viscoelastic fluid as function of temperature is the other innovations of current study, which because of the sensitivity of some of the viscoelastic properties to temperature, considering this hypothesis for solving energy equation seems essential. The results of numerical simulation shows that the maximum quantity of local Nusselt of sudden expansion for downstream wall is approximately where vortices are finished and the procedure of velocity variation is like smooth pipe. Also, whit increasing Reynolds number that led to enhancing length and intensity of vortices, the maximum local Nusselt in sudden expansion region move further toward downstream. در تحقیق حاضر، جریان آرام و انتقال حرارت سیال ویسکوالاستیک در تبدیل واگرای متقارن محوری با نسبت انبساط 1:3 مورد بررسی قرار گرفته است. برای شبیه‌سازی عددی جریان آرام و انتقال حرارت سیال ویسکوالاستیک از روش حجم محدود و الگوریتم پیزو استفاده شده است. همچنین برای مطالعه تأثیر خاصیت الاستیک جریان سیال پلیمری از مدل فن-تین-تنر غیرخطی استفاده شده است. بیشتر تحقیقات انجام شده در این زمینه معطوف به بررسی پارامترهای هیدرودینامیکی جریان مانند بررسی تأثیر عدد رینولدز و خاصیت الاستیک بر طول گردابه‌ها می‌باشد که باتوجه به فقدان تحقیقی جامع در زمینه‌ی انتقال حرارت جریان سیالات ویسکوالاستیک در تبدیلات واگرا، انجام تحقیق حاضر ضروری به نظر می‌رسد. از دیگر نوآوری‌های پژوهش حاضر در نظر گرفتن برخی از خواص رئولوژیکی و ترمودینامیکی سیال ویسکوالاستیک به صورت تابعی از دما می‌باشد که باتوجه به حساسیت برخی از خواص سیال ویسکوالاستیک به دما، در نظر گرفتن این فرض در حل معادله انرژی ضروری به نظر می‌رسد. نتایج شبیهسازی عددی نشان می‌دهد، مقدار بیشینه ناسلت موضعی دیواره پایین‌دست تبدیل واگرا تقریباً جایی است که گردابه‌ها پایان یافته‌اند و روند تغییرات سرعت به مانند لوله صاف شده است. همچنین با افزایش عدد رینولدز که منجر به افزایش طول و شدت گردابه‌ها می‌گردد، بیشینه ناسلت موضعی در ناحیه انبساط ناگهانی بیشتر به سمت پایین‌دست پیشروی می‌کند. https://mme.modares.ac.ir/article_9545_83a703361336ec7c6f2efcd4f4a44206.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Comparison of the effect of hydrodynamic and hydrostatic models for Pressure correction term in two-fluid model in modeling gas-liquid two-phase flows مقایسه اثر مدل هیدرودینامیکی و مدل هیدرواستاتیکی برای ترم تصحیح فشارموجود در مدل دوسیالی در مدل سازی جریانهای دوفازی گاز-مایع 50 60 9546 FA کاظم اسماعیلی کارشناس ارشد، گروه مهندسی مکانیک، واحد ساری، دانشگاه آزاد اسلامی، ساری، ایران وحید شکری استادیار دانشگاه آزاد اسلامی واحد ساری Journal Article 1970 01 01 This paper presents a numerical study using two-fluid model in order to compare the effect of hydrodynamic and hydrostatic models for pressure correction term in two-fluid model in modeling gas-liquid two-phase flows to provide a more accurate model. Two-fluid model is solved by Godunov Approximate Riemann Solver. The two-fluid model is applied using both hydrodynamic pressure correction term and hydrostatic pressure correction term for four sample examples including Water Faucet Case, Water-Air Separation Case, Toumi’s Shock Tube Case, and Large Relative Velocity Shock Tube Case. Hydrostatic pressure correction term is neglected for vertical geometry, therefore, in this geometry; two-fluid model cannot be hyperbolic. Thus, hydrostatic pressure correction term is not a stabilizing term. Also, in horizontal pipe and for atmospheric conditions, hydrostatic pressure correction term presents better results than hydrodynamic pressure correction term. But, in non-atmospheric conditions, hydrodynamic pressure correction term presents better results. Therefore, in order to select a suitable pressure correction term for two-fluid model, we consider geometry (vertical or horizontal) and flow conditions (atmospheric or under-pressure). Also, hydrodynamic pressure correction term in two-fluid equations system is hyperbolic in a boarder range than hydrostatic pressure correction term. در این مقاله یک مطالعه عددی با استفاده از مدل دو سیالی برای مقایسه اثر مدل هیدرو دینامیکی و هیدرو استاتیکی برای ترم تصحیح فشار موجود در مدل دو سیالی جهت ارائه مدل دقیق تر انجام شده است. مدل دو سیالی توسط حل گر ریمنی تقریبی گدونفی حل شده است. مدل دو سیالی یک بار با استفاده از ترم تصحیح فشار هیدرواستاتیک و یک بار توسط ترم تصحیح فشار هیدرو دینامیک برای چهار مسأله نمونه، شیر آب، جدایش آب و هوا، لوله شاک سرعت نسبی بزرگ و لوله شاک تامی اعمال شده است. با در نظر گرفتن ترم تصحیح فشار هیدرو استاتیک برای هندسه قائم، این ترم حذف می شود، مدل دو سیالی در این هندسه هیچگاه هایپربولیک نمی شود. بنابراین ترم تصحیح فشار هیدرو استاتیکی نمی تواند به صورت یک ترم پایدار کننده عمل کند. همچنین ترم تصحیح فشار هیدرواستاتیک در لوله های افقی برای شرایط اتمسفریک جوابهای بهتری نسبت به ترم تصحیح فشار هیدرو دینامیک ارائه می کند. اما در شرایط غیره اتمسفریک، ترم تصحیح فشار هیدرو دینامیکی جوابهای بهتری را ارائه می کند. بنابراین برای انتخاب ترم تصحیح فشار مناسب برای مدل دو سیالی باید هندسه ( قائم یا افقی) و شرایط جریان(اتمسفریک یا تحت فشار) در نظر گرفته شود و ترم تصحیح فشار هیدرو دینامیک در سیستم معادلات دو سیالی، در محدود وسیع تری نسبت به ترم تصحیح فشار هیدرواستاتیک هایپربولیک می باشد. https://mme.modares.ac.ir/article_9546_4845b84d63ea5fa8df6268b8d1616a8f.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Experimental study on mechanical properties of graphene oxide/epoxy nonocomposites in different strain rates مطالعه تجربی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت گرافن ‌اکسید/اپوکسی در نرخ‌های مختلف از کرنش 61 66 9547 FA سجاد زارعی دارانی دانشجوی دکترا مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی شریف رضا نقدآبادی استاد دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی شریف عفت جوکار پژوهشگر پسا دکتری پژوهشکده علوم و فناوری نانو دانشگاه صنعتی شریف اعظم ایرجی زاد استاد دانشکده فیزیک و پژوهشکده علوم و فناوری نانو ، دانشگاه صنعتی شریف Journal Article 1970 01 01 In this paper, the mechanical behavior of the Graphene Oxide (GO)/ epoxy nanocomposites has been investigated under different strain rates. To reach this goal, GO nano sheets were synthesized through Hummers method (a chemical method) and then GO/epoxy nanocomposite was prepared using the solution-based method. Standard specimens test were made from nanocomposite. In order to study the static and dynamic behavior of material, the static pressure test and the split pressure hopkinson bar test were performed on the specimens, respectively. The results showed that the stiffness and the strength of epoxy increase with adding GO to it. It was found that the behavior of epoxy is dependent on the strain rate so intense that its dynamic strength is more than static one about 50%. Furthermore, the effect of GO in low strain rates is more than high strain rates such that adding 0.3% weight ratio of GO increase the strength of epoxy by nearly 20% and 5% in 0.01 s^(-1) and 1100 s^(-1) of strain rates, respectively. In addition, the comparison of Scanning Electron Microscopy (SEM) images from the fracture surfaces of neat epoxy and its composite showed that the surface toughness of nanocomposite is more than epoxy’s. در این مقاله رفتار مکانیکی نانوکامپوزیت‌های اپوکسی تقویت شده با نانوصفحات گرافن ‌اکسید (گرافن‌ اکسید/ اپوکسی)، در نرخ‌های مختلف از کرنش، مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا ابتدا گرافن ‌اکسید به روش شیمیایی هامر با کاهش گرافیت خشک سنتز شده و در ادامه نانوکامپوزیت گرافن ‌اکسید/ اپوکسی به روش مخلوط با حلال (استون)، ساخته شده است. از نانوکامپوزیت بدست آمده نمونه‌های استاندارد برای انجام آزمایش، تهیه شده و آزمایش‌های فشار استاتیکی و هاپکینسون فشاری بر روی آن‌ها انجام گرفته است. نتایج حاصل از انجام آزمایش نشان داد که افزودن نانو صفحات گرافن ‌اکسید به اپوکسی باعث افزایش سفتی و استحکام آن شده است. مشخص شد که رفتار اپوکسی به شدت وابسته به نرخ کرنش بوده به طوری استحکام آن در حالت دینامیکی حدود 50 درصد از حالت استاتیکی بیش‌تر است. از طرف دیگر، تأثیر افزودن این نانوصفحات در نرخ کرنش‌های پایین، بیش‌تر از نرخ کرنش‌های بالا است. به طوری که استحکام اپوکسی با افزودن 0.3 درصد جرمی از گرافن ‌اکسید، در نرخ کرنش 0.01 (s^(-1 و 1100 (s^(-1 به ترتیب حدود 20% و 5% افزایش می‌یابد. هم‌چنین مقایسه تصاویر میکروسکوب الکترونی روبشی از سطح شکست نمونه‌های اپوکسی و نانوکامپوزیت آن بعد از آزمایش فشار استاتیکی، نشان داد که زبری سطح شکست برای نانوکامپوزیت بیش‌تر از اپوکسی است. https://mme.modares.ac.ir/article_9547_5f25fbe144e4a81a1b0080b6c1032778.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Simulation of flow around axisymmetric projectiles with circular cavitator and ringed tip using control volume and boundary element methods شبیه سازی جریان برروی پرتابه های متقارن محوری با کاویتاتور دیسکی و نوک سوراخدار به کمک روش های المان مرزی و حجم محدود 67 78 9548 FA محمد غفاری دانشگاه فردوسی مشهد محمود پسندیده فرد دانشیار دانشگاه فردوسی مشهد محمود تباکی دانشگاه فردوسی مشهد Journal Article 1970 01 01 In this article, cavitation flow around axisymmetric projectiles with ringed and non-ringed cavitator has been investigated using control volume and boundary element methods. In the numerical method, the homogeneous equilibrium approach as well as the zwart model, for modeling the mass transfer and forming the system of equation, have been used. In the boundary element approach with dipole distribution on the body and cavity surfaces and source distribution on the cavity surface, the right conditions were set for using the Green's theorem in solving the potential flow. Moreover, some source components were imposed on the cavitator surface in order to add the hole effects. The validation procedure for both methods has been done by analytical and experimental data. In general, the results of this research are presented in two parts. In the first part, hydrodynamic properties of ringed cavitator such as cavity dimensions, intended forces, flow behavior and etc are analysed deploying the numerical methods based on Navier Stokes equations. In the second part, the boundary element method has been used for the analysis of the cavitation flow around practical geometries with ringed cavitator. The most important finding of this study is reduction of the cavity dimensions and also an increase in the force on the projectile during the use of annular cavitator. In addition, as a result of this study, two equations for maximum length and maximum diameter of the formed cavity on the cylindrical body in relation to the cavitation number and hole diameter have been provided. در این مقاله جریان همراه با کاویتاسیون برروی پرتابه های متقارن محوری با کاویتاتور سوراخدار و بدون سوراخ با استفاده از روش های حجم کنترل و المان مرزی شبیه سازی شده است. در روش عددی از رویکرد جریان تعادلی همگن استفاده شد، همچنین از مدل زوارت برای تکمیل دستگاه معادلات و مدلسازی انتقال جرم بهره گرفته شده است. در روش المان مرزی با توزیع دوگان روی سطح جسم و کاویتی و توزیع چشمه روی سطح کاویتی شرایط برای استفاده از تئوری گرین در حل جریان‌های پتانسیل فراهم گشت، همچنین جهت اضافه کردن اثرات سوراخ تعدادی چشمه برروی سطح کاویتاتور قرار داده شد. اعتبارسنجی نتایج برای هر دو روش به وسیله روابط تحلیلی و داده های آزمایشگاهی صورت پذیرفته است. به طور کلی نتایج این کار تحقیقاتی در دو بخش ارائه می گردد. در قسمت اول خواص هیدرودینامیک کاویتاتور سوراخدار همچون ابعاد کاویتی، نیروی های هیدرودینامیکی، رفتار جریان و ..... با استفاده روش های مبتنی بر حل معادلات ناویر استوکس مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. سپس در بخش بعد از روش المان مرزی برای تحلیل جریان کاویتاسیونی همراه با کاویتاتور سوراخدار برروی هندسه های کاربردی در ابعاد واقعی استفاده می شود. از مهمترین نتایج این پژوهش می توان به کاهش ابعاد کاویتی و همچنین افزایش نیروی وارد بر پرتابه در حین استفاده از کاویتاتور سوراخدار اشاره کرد. همچنین روابطی نیز برای حداکثر طول و قطر کاویتی تشکیل شده برروی هندسه استوانه سرتخت نسبت به عدد کاویتاسیون و قطر سوراخ ارائه شده است. https://mme.modares.ac.ir/article_9548_f812291e86e5d515984dc44cf9d41ac3.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Free-Form Surfaces Machining by 3+2 Axis Method ماشین‎کاری قطعات دارای سطوح با فرم آزاد به روش 2+3 محور 79 86 9549 FA حسین امیرآبادی دانشیار گروه مکانیک دانشگاه بیرجند وحید آقایی - Journal Article 1970 01 01 Due to the rapid growth of manufacturing industry and increased competition among companies, the need to produce parts with free-form surfaces with lower cost and higher accuracy is felt. Nowadays beside all of the great benefits of 5-axis CNC machines the use of 3-axis CNC machines are more common in industry because of the high capital investment, high operating and maintenance cost, the low dynamic stability and their complex programming in 5-axis machining. Therefore it is preferred using 3-axis machines in industry where it’s possible. Since the inability of machining some complex parts by 3-axis machines, the 3+2-axis machining technology has been proposed. In this paper, a new method has been used to determine the tool appropriate orientation for 3+2-axis machining. In the proposed method, visible and invisible points of the surface and the shortest tool length are calculated for the workpiece and finally performed surface partitioning. The minimum number of tool orientation result from this methods reducing overall machining time and the boundaries between machining partitions to improves the surface quality. A 3+2-axis machining of an impeller perform and evaluate the efficiency and surface accuracy by the use of a coordinate measuring machine. با توجه به رشد سریع صنعت و افزایش رقابت میان شرکت‌ها، نیاز به ساخت قطعات دارای سطوح با فرم آزاد با هزینه کمتر و دقت بالاتر احساس می‌شود. امروزه با وجود مزایای زیاد ماشین‌های CNC پنج محوره، به دلیل هزینه‌ی بالای خرید، اپراتوری و نگهداری این ماشین‌ها و پایداری دینامیکی پایین و برنامه‌نویسی پیچیده‌ی آنها، در صنعت تا حد امکان استفاده از ماشین‌های سه محوره ترجیح داده می‌شود. به دلیل عدم توانایی ماشین‌کاری قطعات پیچیده توسط ماشین‌های سه محوره، ماشین‌های 2+3 محوره پیشنهاد داده شده است. در این پژوهش برای تعیین جهت‎گیری‎های مناسب ابزار برای ماشین‎کاری 2+3 محوره از روش جدیدی استفاده شده است. در این روش نقاط قابل روئیت و مخفی قطعه‎کار و کمترین طول ابزار با استفاده از ابرنقاط قطعه‎کار به دست آمد و سطح قطعه‎کار بر اساس جهت‎گیری‎های ابزار به تکه سطح‎هایی تقسیم‎بندی شد. در این پژوهش کمترین تعداد جهت‎گیری ابزار محاسبه شد تا علاوه‎بر کمتر شدن زمان کلی ماشین‎کاری، مرز بین تکه سطح‎ها کاهش یابد و در نتیجه باعث بهبود کیفیت سطح شود. برای ارزیابی کارآیی روش ماشین‎کاری 2+3 محوره، دقت سطوح ماشین‎کاری شده با این روش توسط دستگاه اندازه‎گیری مختصات اندازه‌گیری شد و با مدل قطعه مقایسه گردید. https://mme.modares.ac.ir/article_9549_6a21bd02b3d17059c61bcb2eeb48b8cd.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Vibration Analysis of Fluid Conveying Viscoelastic Pipes Rested on Non-Uniform Winkler Elastic Foundation ارتعاشات لوله‌های ویسکوالاستیک حامل سیال واقع بر بستر الاستیک وینکلر غیریکنواخت 87 94 9550 FA موسی رضائی عضو هیات علمی/ دانشگاه تبریز وحید عرب ملکی دانشجوی دکتری/ دانشگاه تبریز Journal Article 1970 01 01 This paper investigates the vibration behavior of fluid conveying viscoelastic pipe rested on non-uniform elastic Winkler foundation. The Kelvin-Voigt model is employed to consider the viscoelastic behavior of the pipe. Using the Galerkin’s method, the eigenvalue problem for the simply supported fluid conveying viscoelastic pipe is extracted. The effects of the fluid velocity, the viscoelastic constants and the foundation parameters on the complex eigenvalues and the divergence and the flutter instability of the fluid conveying viscoelastic pipe are studied and discussed. It is found that including the viscoelastic behavior to the pipe material alters the trend of the instability of the fluid conveying pipe, i.e., the first and the second modes divergence and the coupled mode flutter for the elastic pipe change to the first mode divergence, the second mode flutter and the second mode divergence for the viscoelastic pipe, respectively. The structural damping causes the velocity of the divergence instability at the higher modes to be increased. Also, because the viscoelasticity of the pipe affects the different vibration modes in different manner, therefore, the pipe dose not exhibit a coupled-mode flutter. Moreover, the non-uniformity of the foundation stiffness alters the first divergence velocity. The results are verified through comparing them with those reported in the literature. در مقاله حاضر با استفاده از روش تحلیلی مشخصه‌های ارتعاشی لوله ویسکوالاستیک حامل سیال واقع بر بستر الاستیک وینکلر غیریکنواخت مورد مطالعه قرار گرفته است. برای مدل‌سازی رفتار ویسکوالاستیک لوله از مدل کلوین- وویت استفاده شده است. با استفاده از روش گالرکین معادله مشخصه حاکم بر ارتعاشات لوله حامل سیال با تکیه‌گاه‌های ساده در دو انتها استخراج شده است. سپس تأثیر سرعت سیال، مشخصه‌های ویسکوالاستیک لوله و مشخصه‌های بستر بر بخش‌های حقیقی و موهومی مقادیر ویژه و همچنین ناپایداری دیورژانس و فلاتر مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که در نظر گرفتن رفتار ویسکوالاستیک در ماده لوله باعث تغییر روند ناپایداری لوله‌های حامل سیال از دیورژانس مود اول، دیورژانس مود دوم و فلاتر مود ترکیبی برای لوله الاستیک به ترتیب به ناپایداری دیورژانس مود اول، فلاتر مود اول و دیورژانس مود دوم برای لوله ویسکوالاستیک می‌گردد. وجود میرایی سازه‌ای باعث می‌شود تا اولاً سرعت ناپایداری دیورژانس در مودهای بالاتر به شدت افزایش یابد و ثانیاً به علت عدم تأثیر یکسان رفتار ویسکوالاستیک بر تمام مودهای ارتعاشی، ناپایداری فلاتر در مودهای ترکیبی ظاهر نشود. همچنین توزیع سفتی بستر تأثیر قابل ملاحظه‌ای بر سرعت بحرانی دیورژانس اول داشته و بستر غیریکنواخت می‌تواند باعث افزایش یا کاهش سرعت بحرانی دیورژانس اول نسبت به بستر یکنواخت شود. صحت نتایج ارائه شده با استفاده از نتایج تئوری موجود در تحقیقات پیشین به اثبات رسیده است. https://mme.modares.ac.ir/article_9550_32b9e74c8f60958158eba8d1fa372971.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Adaptive robust sliding mode control of quadrotor in the presence of wind disturbance کنترل مد لغزشی مقاوم تطبیقی کوادروتور در حضور اغتشاش باد 95 102 9551 FA علی متحدی دانشجو على اکبر زاده کلات دانشگاه شاهرود Journal Article 1970 01 01 In this paper, an adaptive robust tracking control system for an unmanned quadrotor is designed .Quadrotor placed in category of rotary wing aerial vehicle, and it is an under actuated and inherently unstable system. Also the dynamic model of system is nonlinear and along with the Uncertainty, therefore it is required to design a robust control system for stabilization and tracking the desired path. This system must be capable to retain the quadrotor balance in the presence of the disturbance, undesired aerodynamical forces and Measurement error of constant parameters. The suggested controller in this paper consists of two inner and outer control loops. Inner loop controls the Euler angles and outer loop is for control the quadrotor position and translational motion, and calculating the desired angles for trajectory tracking. In this paper by utilizing the adaptive sliding mode, the controller has been designed which is no need to be given the uncertainty range and the upper bound of it will be estimated as a scalar number. In order to prevent from diverging adaptive parameters, the sigma-modification is used in adaption laws and also to achieve suitable performance in various load, the total mass is estimated adaptively. The control design is based on the Lyapunov theory and the robust stability of system in the presence of the disturbance have been shown. در این مقاله، یک سیستم کنترل ردگیری مقاوم تطبیقی برای یک کوادروتور بدون سرنشین طراحی شده است. کوادروتور در این مقاله، یک سیستم کنترل ردگیری مقاوم تطبیقی برای یک کوادروتور بدون سرنشین طراحی شده است. کوادروتور در دسته هواپیماهای بال‌چرخان قرار می‌گیرد و یک سیستم کم عملگر و ذاتا ناپایدار است، همچنین مدل دینامیکی سیستم غیرخطی و همراه با عدم قطعیت می‌باشد، پس به منظور پایدارسازی و ردگیری مسیر نیازمند طراحی یک سیستم کنترل مقاوم است. این سیستم باید توانایی حفظ تعادل کوادروتور در حضور اغتشاش باد، نیروهای آیرودینامیکی نامطلوب و خطا در اندازه‌گیری پارامترهای ثابت را داشته باشد. مدل دینامیکی کوادروتور با استفاده از روش نیوتن اویلر استخراج شده‌است. کنترل‌کننده پیشنهادی در این مقاله شامل دو حلقه کنترل داخلی و خارجی است. حلقه داخلی حرکت چرخشی و زوایای اویلر کوادروتور را کنترل می‌کند و حلقه خارجی مربوط به کنترل موقعیت و حرکت انتقالی کوادروتور و محاسبه زوایای مطلوب برای ردگیری مسیر مرجع است. در این مقاله با بکارگیری روش مد لغزشی تطبیقی، کنترل‌کننده‌ای طراحی شده است که در آن نیاز به معلوم بودن محدوده عدم قطعیت‌ نبوده و حد بالای اندازه آن به صورت یک عدد اسکالر تخمین زده می‌شود. جهت جلوگیری از واگرایی پارامترها در قوانین تطبیق از روش اصلاحی سیگما استفاده شده است و بعلاوه بمنظور عملکرد مناسب سیستم در بار محموله‌های متفاوت، جرم کل مجموعه نیز بصورت تطبیقی تخمین زده میشود. طراحی کنترل بر اساس تئوری پایداری لیاپانوف انجام شده و پایداری مقاوم سیستم در حضور اغتشاش نشان داده شده است. https://mme.modares.ac.ir/article_9551_67ad4113ae200c56e74d7177b37d9469.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Experimental and Numerical Study of vibration in submerged structures with multi-degree-of-freedom and compare the efficiency of wave's energy absorption مطالعه آزمایشگاهی و عددی ارتعاشات سازه های غوطه ور یک و دو درجه آزادی و مقایسه جذب انرژی آنها از امواج 103 113 9552 FA امیررضا مقیمان دانشجوی دکتری دانشگاه فردوسی مشهد انوشیروان فرشیدیان فر استاد دانشگاه فردوسی مشهد حمید معین فرد Vakil Abad BLVD Ferdowsi University of Mashhad Journal Article 1970 01 01 In this study, the effects of frequency, height and wavelength of progressive gravity waves on vibration and energy absorption of the single- and two-degree of freedom Bristol oscillating cylinder systems have been investigated experimentally and numerically in different depth of water. The experiments were carried out in channel equipped with both a paddle-type wave-maker and wave features measurement tools. Numerical simulations were conducted in COMSOL software assigned to simulate interactions between physical environments for turbulent flow. Making a comparison between the numerical and experimental conclusions compared to the other researchers' results demonstrates a desired matching in a wide range of waves' parameters. It can be seen in findings that changing in depth of submerged objects from free surface of water has considerable influence on their vibration behavior, so that by rising in depth, the oscillations amplitude increases to a maximam and then decreases. The obtained results indicate the different effects of relative depth under the submerged buoy on the efficiency of the single- and two-degree of freedom systems; so that increasing water height causes rise in the efficiency of single degree of freedom systems, but it doesn't have considerable influence on two degree of freedom systems. The results also show that expanding the wave-maker frequency for a constant height of water in channel causes to rise in energy and height of the generated waves so that oscillations amplitude of submerged buoy rise in vertical and horizontal line. در این مقاله با اندازه گیری آزمایشگاهی و شبیه سازی عددی، اثر فرکانس، ارتفاع و طول موج امواج گرانشی پیشرونده بر ارتعاشات و انرژی دریافتی سامانه‌های نوسانی بریستول با یک و دو درجه آزادی به عنوان مبدل انرژی در عمق‌های مختلف آب مورد مطالعه قرار گرفته است. آزمایش‌ها در یک کانال مجهز به سامانه موجساز باله‌ای که دارای وسایل اندازه‌گیری مشخصات موج می‌باشد، انجام شده است. شبیه سازی عددی با استفاده از نرم افزار کامسول که توانایی شبیه‌سازی برهم‌کنش محیط‌های فیزیکی را دارد برای جریان آشفته صورت گرفته است. مقایسه نتایج عددی و آزمایشگاهی به دست آمده از این مطالعه با هم و نیز مقایسه آنها با نتایج سایر محققین در بازه وسیعی از پارامترهای امواج تطابق مطلوبی را نشان می‌دهد. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که تغییر عمق اجسام غوطه‌ور از سطح آزاد آب اثر قابل توجهی بر رفتار ارتعاشی آنها دارد بطوریکه با افزایش عمق، دامنه نوسانات جسم به یک مقدار ماکزیمم افزایش و سپس کاهش می‌یابد. نتایج همچنین بیانگر اثر متفاوت عمق نسبی آب بر بازده سامانه‌های یک و دو درجه آزادی می‌باشد، بطوریکه افزایش عمق نسبی آب موجب افزایش بازده سامانه‌های یک درجه آزادی عمودی می‌گردد در حالیکه تاثیر قابل توجهی بر بازده سامانه‌های دو درجه آزادی ندارد. نتایج نشان می‌دهد که برای یک ارتفاع ثابت آب داخل کانال، افزایش فرکانس موجساز موجب افزایش ارتفاع و نیروی امواج تولیدی و در نتیجه افزایش دامنه ارتعاشات جسم غوطه‌ور در دو راستای عمودی و افقی می‌گردد. https://mme.modares.ac.ir/article_9552_019fa4fdf1c04cf73ba25aa2223769cd.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Analysis of laminated composite sandwich plates with magnetorheological fluid core under low velocity impact تحلیل ورق ساندویچی با رویه های چند لایه مرکب و هسته هوشمند مگنتورئولوژیکال تحت ضربه سرعت پایین 114 124 9553 FA غلامحسن پایگانه رئیس دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه شهید رجایی کرامت ملک زاده فرد مدیر پژوهشکده هواو فضا فهیمه راشد سقاواز دانشجوی دکترا مجتبی عسگری دانشجوی دکترا Journal Article 1970 01 01 One of the common ways to reduce vibration in the structures is to add a thin viscoelastic material layer to the structure. By appropriate using of viscoelastic materials one may increase modal loss factor of the structure and reduce unfavorable structural vibration which is a main cause of fatigue and failure in the structures. In this paper, low velocity impact response of sandwich plate with magnetorheological fluid core is investigated. Hamilton principal is used to obtain the governing equation of motion for sandwich plate. Free vibration problem of the sandwich plate is solved using the Navier solution method. Classical lamination theory is used to analyze the mechanical behavior of the composite laminate in the facesheets. Only shear strain energy of the core is considered and viscoelastic behavior of the MR material was described by complex shear modulus approach as a function of magnetic field intensity. Furthermore, analytical solution for impact force is obtained by a two degree of freedom spring mass model. For three different stacking sequence of face layers, contact for history and variation of maximum impact force and it’s corresponding time by magnetic field intensity is investigated. The results show considerable effect of variation in magnetic field intensity on maximum impact force and it’s corresponding time. یکی از روش‌های کاهش ارتعاشات در سازه‌ها، اضافه نمودن یک لایه نازک از مواد ویسکوالاستیک به سازه است. با استفاده مناسب از مواد ویسکوالاستیک در سازه، می‌توان ضریب استهلاک مودال را افزایش داد و از ارتعاشات نامطلوب که یکی از دلایل خستگی و خرابی سازه‌ها است، کاست. در مقاله حاضر پاسخ ورق ساندویچی با هسته مایع هوشمند مگنتورئولوژیکال به ضربه‌ی سرعت پایین مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات حرکت ورق مستطیلی ساندویچی به کمک اصل هامیلتون استخراج شده و مساله ارتعاشات آزاد ورق به کمک روش نویر به صورت تحلیلی حل شده است. روابط تئوری کلاسیک ورق برای تحلیل رفتار مکانیکی رویه‌های مرکب استفاده شده است. برای مدل‌سازی هسته تنها انرژی کرنشی مربوط به برش لحاظ شده است و رفتار ویسکوالاستیک مایع مگنتورئولوژیکال با مدول برشی مختلط وابسته به شدت میدان مغناطیسی نشان داده شده است. همچنین، نیروی برخورد به کمک مدل جرم و فنر دو درجه آزادی به صورت تحلیلی بدست آمده است. برای سه نوع لایه‌چینی مختلف، تاریخچه نیروی ضربه و تغییرات بیشینه مقدار نیروی ضربه و زمان متناسب با آن با تغییر شدت میدان مغناطیسی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تغییرات قابل توجه در بیشینه مقدار نیروی ضربه و زمان متناسب با آن با تغییر شدت میدان مغناطیسی را نشان می‌دهد. https://mme.modares.ac.ir/article_9553_de535e267c10a7c88f2ed4283e8484da.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Numerical analysis of the performance of four-sided wind tower attached to parlor and courtyard in different wind incident angles تحلیل عددی عملکرد بادگیر چهار جهته متصل به تالار و حیاط مرکزی در زوایای مختلف برخورد باد 125 134 9554 FA حسین دهقانی محمدآبادی همکار سیدعباس یزدانفر دانشیار علی اکبر دهقان دانشیار دانشگاه یزد ابوالفضل دهقانی محمدآبادی همکار Journal Article 1970 01 01 In this study, hydrodynamic behavior of four-sided wind tower attached to parlor and courtyard of a scaled model form existing historical house with wind incident angel as variable was numerically investigated. Hazire-ei house wind tower, which has six channels with rectangular cross section, integrated with parlor and courtyard is considered among the most typical ones in the vernacular architecture of Yazd city. This article seeks to investigate the performance of four-sided wind tower regarding suction and supply amount of air and the way it was used as a vernacular solution for natural ventilation in order to provide engineers with design guidelines for contemporary use. Numerical study was conducted on a 1:25 scaled model and for 13 wind incident angels with 15 degrees intervals and interested parameters are mass flow rate and flow direction in each channel. A structured mesh was generated and ANSYS Fluent software was used for numerical simulation. Numerical modeling results were validated against experimental tests conducted on the same scaled model and good agreement was observed. Results indicate that in 68.5% of incident angels, four-sided wind tower acts as sucking the air out of building and in other incident angels with approximately equal amount of supply and extract rate, it operates as an air exchange unit. Accordingly it can be concluded that putting aside stack effects, four-sided wind towers in dry regions of Iran are mostly employed for heat dissipation elements rather than inducing outdoor cool breezes. در این تحقیق رفتار هیدرودینامیکی بادگیر چهارجهته متصل به تالار و حیاط مرکزی در یک مدل کوچک شده از یک خانه تاریخی موجود و در حال استفاده در قالب تحلیل عددی با متغیر زاویه حمله مورد بررسی قرار گرفته است. بادگیر خانه حظیره‌ای، دارای شش کانال با مقطع‌ مستطیلی است که به همراه حیاط مرکزی و تالار، از رایج‌ترین گونه‌ها در معماری بومی یزد به شمار می‌رود. هدف این مقاله شناخت رفتار بادگیرهای چهار جهته از نظر میزان مکش و دمش هوا به عنوان راهکار پاسخده بومی در تهویه طبیعی ساختمان است تا در کاربرد نوین راهنمای مهندسان باشد. مطالعه عددی بر روی مدلی با مقیاس 1:25در سیزده زاویه حمله با فواصل 15 درجه صورت گرفته و پارامتر مورد بررسی دبی جرمی و جهت جریان در کانال‌های بادگیر است. شبکه مورد استفاده از نوع ساختارمند انتخاب شده و از نرم‌افراز فلوئنت از مجموعه تجاری انسیس برای حل معادلات استفاده شده است. نتایج مدل‌سازی عددی با نتایج آزمایش تجربی که بر روی همین مدل با مقیاس یکسان انجام شده، اعتبارسنجی شده و توافق خوبی میان آنها مشاهده شده است. نتایج این مطالعه نشان می‌دهد بادگیر چهارجهته در 68.5 درصد زوایای حمله در حالت برآیند بصورت مکشی، و در بقیه زوایا با نسبت تقریبا برابر ورودی و خروجی جریان در نقش تعویض کننده هوا عمل می‌کند. بر این اساس می‌توان خارج از بحث پدیده شناوری، استفاده از بادگیر های چهارجهته در کویر ایران را بیشتر برای دفع حرارت ساختمان و کمتر برای جذب هوای خنک محیط دانست. https://mme.modares.ac.ir/article_9554_0ec29ebfebc8170bf981e16247ca1298.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Control of knee rehabilitation robot based on combination of backstepping and admittance algorithms کنترل ربات توانبخش زانو با استفاده از ترکیب الگوریتم‌های پسگام و ادمیتانس 135 143 9555 FA فرهاد یوسفی دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران خلیل عالی پور استادیار/ دانشگاه تهران بهرام تارویردی زاده دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران علیرضا هادی دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران Journal Article 1970 01 01 In this study, the control problem of a knee rehabilitation robot is examined. The main drawback of rehabilitation facilities, such as continuous passive motion, is the lack of feedback from the interaction force between the robot and patient leg. This means that if during the exercises, an unvoluntary motion by patient is generated, the increased interaction force can then damage the patient leg. The interaction force is increased because the robot tries to hold the patient leg along the prescribed reference path. In the current paper, to realize the compliant behavior of the robot, the concept of admittance along with two control methods including adaptive model reference and integral backstepping will be utilized. Adopting admittance control method, the robot will deviate the prescribed path so that the interaction force can be decreased. The obtained simulation results reveal the good performance of the robot even in the presence of noisy sensory data. Additionally, it has been shown that the proposed combined admittance and backstepping controller has better performance, in terms of tracking error and decrease of interaction force, as compared with the model adaptive reference model. در این مقاله، به طراحی کنترلر برای ربات‌ توانبخش زانو پرداخته شده است. مشکل اصلی دستگاه‌های توانبخشی از جمله دستگاه‌های غیرفعال حرکت مداوم، عدم بازخورد از وضعیت پای بیمار و نیروهای تعاملی یا مقاوم اعمال شده از پای فرد به ربات می‌باشد. بدین معنی که اگر در حین تمرین غیرفعال، از طرف پای بیمار حرکتی غیرارادی رخ دهد، نیروی تعاملی ایجاد شده بین پای فرد و ربات می‌تواند به پای فرد آسیب برساند، زیرا رفتار ربات در برابر این نیرو، دارای سفتی زیاد است و علیرغم اعمال گشتاور مخالف حرکت از سوی پای فرد، ربات همچنان سعی دارد، پای فرد را در مسیر مرجع نگه دارد. در این پژوهش، به منظور تحقق رفتار منعطف از سوی ربات در مقابل نیروی احتمالی پای فرد، از مفهوم ادمیتانس استفاده شده، و در دو روش کنترلی، مدل مرجع تطبیقی و پسگام انتگرالی این مفهوم مورد استفاده قرار گرفته است. با تجهیز ربات به کنترل ادمیتانس، در صورت اعمال نیرو از طرف پای فرد، ربات متناسب با آن نیرو از مسیر مرجع خود منحرف می‌شود تا به این ترتیب نیروی تعاملی بین ربات و بیمار کاهش یابد. نتایج حاصل از شبیه‌سازی این کنترلرها، نشان از رفتار مطلوب ربات در این شرایط دارد. همچنین به منظور بررسی کارایی بیشتر کنترلرها، عملکرد آن‌ها در حضور نویز اندازه‌گیری نیز بررسی شده است. همچنین نشان داده شده، استفاده از کنترل کننده‌ی پیشنهادی پسگام در کنار کنترل کننده‌ی ادمیتانسی که خود نوآوری محسوب می‌شود، نسبت به کنترل کننده‌ی مدل مرجع تطبیقی، عملکرد بهتری دارد. https://mme.modares.ac.ir/article_9555_8ff3fdef6f5144f50eb2a83cd34baa5d.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Optimization of coupling weights in a 4-cell central pattern generator network for bipedal locomotion gait generation بهینه‌سازی وزن‌های پیوندی در یک شبکه‌ی مولد الگوی مرکزی چهار سلولی به‌منظور تولید گام‌های حرکتی دوپایی 144 152 9556 FA سید محمد رضا سید نورانی استادیار گروه مهندسی مکاترونیک دانشگاه تبریز مریم شعاران دانشگاه تبریز سحر فرشباف دانشگاه تبریز Journal Article 1970 01 01 Locomotion regulation of a robot according to path conditions is one of the main interests in the robotics, because it enables the robot to move in unknown environments. This can be realized using inspiration from the human and animals' bio-mechanism in generating various motion patterns called central pattern generator (CPG). These motion patterns are called “gaits” and changing between the motion patterns is called “gait transition”. Many models have been proposed to model CPGs and used for trajectory generating of various mobile robots. In this paper, a type of CPG network called 4-cell CPG model is studied to generate the rhythmic signals of the ankle joints in a bipedal locomotion gaits. This model is composed of four coupled identical cells whose internal dynamics is described by the Morris-Lecar nonlinear differential equations and the couplings between the cells follow the diffusive type. The generation of various locomotion gaits depends on the adjustment of the phase differences between rhythmic signals produced by the cells. The phase differences, in-turn, are obtained via properly adjusting the coupling weights between the cells. Here, we exploit a non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA-II) to find the best set of coupling weights for maximally approaching the desired phase differences of the primary bipedal gaits of walk, run, two-legged jump, and two-legged hop. Also, some secondary bipedal gaits, especially one that called “hesitation walkˮ, are obtained by symmetry breaking bifurcations of the primary gaits. The “hesitation walkˮ has already predicted in [28], however the authers could not generate it. تنظیم الگوی حرکتی ربات مطابق با شرایط مسیر یکی از زمینه‌های مورد توجه در رباتیک می‌باشد، زیرا موجب افزایش توانایی ربات در عبور از محیط‌های ناشناخته می‌شود. برای این منظور می‌توان از سازکار تولید الگو‌های حرکتی در انسان و حیوانات، موسوم به «مولد الگوی مرکزی» الهام گرفت. این الگوهای حرکتی را گام و تعویض بین الگوهای حرکتی را گذر گام می‌گویند. تا کنون مدل‌های مختلفی برای مدلسازی عملکرد مولد‌های الگوی مرکزی ارائه شده و از آنها برای تولید مسیر در ربات‌های سیار مختلفی نیز استفاده شده است. در مقاله‌ی حاضر، یک شبکه‌ی مولد الگوی مرکزی موسوم به «مدل چهار سلولی» مطالعه می‌شود که برای تولید سیگنال‌های ریتمیک مفاصل قوزک پا در سازکار حرکتی دوپایی طراحی شده است. این مدل از چهار سلول یکسان جفت‌شده تشکیل می‌شود که دینامیک داخلی آن‌ها از معادلات غیرخطی موریس‌- لکار تبعیت می‌کند و پیوند بین سلول‌ها از نوع انتشاری است. تولید گام‌های مختلف به تنظیم اختلاف فاز‌های مناسب بین سیگنال‌های ریتمیک تولید شده‌ی سلول‌ها ربط دارد، که به نوبه‌ی خود با تنظیم وزن‌های پیوندی میان سلول‌ها حاصل می‌شود. در این مقاله، از الگوریتم ژنتیک با مرتب‌سازی نامغلوب برای یافتن وزن‌های پیوندی بهینه جهت دستیابی به اختلاف فاز‌های مطلوب برای گام‌های اولیه‌ی راه‌رفتن، دویدن، جهـش دوپا و پریدن دوپا استفاده می‌شود. همچنین، برخی گام‌های ثانویه، به‌ویژه گام راه رفتن آرام، با دوشاخگی حاصل از شکست تقارن در شبکه‌ی مولد گام‌های اولیه به‌دست می‌آید. در مرجع [28[ امکان تولید گام راه رفتن آرام توسط شبکه چهار سلولی پیش‌بینی شده است، ولی موفق به تولید آن نشده بودند https://mme.modares.ac.ir/article_9556_177da57035b03c2eb2cbe9b872348d15.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Experimental Study on Interaction of Powder Apparent Density and Heat Transfer on the Quality of Parts Made in Selective Laser Melting بررسی تجربی اثر متقابل چگالی ظاهری و انتقال حرارت پودر بر روی کیفیت قطعات ساخته شده در سامانه ذوب لیزری انتخابی 153 162 9557 FA جمال زمانی دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی سید علی فاطمی دانش آموخته/دانشگاه خواجه نصیر الدین طوسی Journal Article 1970 01 01 This Paper, with the help of the device was made in this university as "rapid prototyping device base on direct metal laser melting", study interaction of metal powder apparent density and heat transfer experimentally. Selective Laser Melting (SLM) is a direct fabrication of part through layer by layer powder deposition and successive laser beam irradiation. One of the important properties of the SLM is thermal conductivity and thermal diffusivity of the metal powder. In this paper, thermal conductivity and diffusivity of metal powder with various apparent densities were studied. According to the method of measuring (the difference between two temperatures), The tests showed the dependence of thermal properties to metal powder apparent density. Changes in apparent density was established through the pressure applied to the raw powder bed. Because achieve to desirable apparent density through proper distribution is much expensive. This study was done in range of apparent density 44.75% to 56.4% compared to the density of pure iron. Comparing the samples produced in different densities it was understood that the pressure applied to the raw powder bed with the optimum point of arrest. In fact, the best quality of the manufactured parts, in density of about 46% was obtained. این مقاله به بررسی تجربی اثر متقابل چگالی ظاهری پودر فلز و خواص حرارتی آن با استفاده از سامانه طراحی و ساخته شده در این دانشگاه تحت عنوان "دستگاه نمونه سازی سریع قطعات فلزی با استفاده از فناوری لایه نشانی پودر به روش ذوب لیزری" می‌پردازد. ذوب لیزر انتخابی (SLM)، یکی از زیر مجموعه فرآیندهای نمونه سازی سریع است. در این سامانه قطعات از طریق پخش کردن لایه به لایه پودر و تابش پی در پی پرتو لیزر شکل می‌گیرند. یکی از نکات مهم در SLM توجه به خواص حرارتی پودر فلز (ضریب انتقال حرارت گرمایی و ضریب نفوذ حرارتی) است.در این تحقیق، ضریب هدایت و نفوذ حرارتی پودر فلز با چگالی ظاهری متفاوت بررسی شده است. با توجه به روش اندازه گیری اختلافی دو دما، آزمایش‌ها وابستگی خواص حرارتی پودر فلز به چگالی ظاهری را نشان داد. تغییرات چگالی ظاهری از طریق فشار اعمالی به بستر پودر خام و فشرده سازی آن ایجاد شد. زیرا رسیدن به چگالی ظاهری مطلوب از طریق توزیع مناسب اندازۀ پودر بسیار پرهزینه تر از این روش است. این بررسی‌ها در محدوده چگالی ظاهری 44.75% تا 56.4% نسبت به چگالی آهن خالص انجام شده است. از مقایسه نمونه های تولید شده در چگالی‌های ظاهری مختلف این مطلب درک شد که فشار اعمالی به بستر پودر خام دارای نقطه بهینه‌ای است. در واقع بهترین کیفیت قطعات تولیدی، در چگالی ظاهری حدود 46% حاصل شد. https://mme.modares.ac.ir/article_9557_e046cbb371a979a6893456eee7f00703.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Simulation of temperature distribution for hypersonic ablative noses during flight trajectory by space marching method شبیه سازی توزیع دمایی دماغه های فناشونده ی ماوراء صوت در طی مسیر پرواز به روش گام به گام مکانی 163 174 9558 FA محمد مهدی دوستدار استاد/دانشگاه امام حسین (ع) مرتضی مردانی دانشجو، محقق فرهاد قدک دانشیار دانشگاه امام حسین(ع) Journal Article 1970 01 01 Derivation of temperature distribution, at the different sections of nose, to select the material, component, and sensitive system installation at inside of it, implicates to specifying the induced aeroheating to the nose surface. This parameter with surface temperature and recess due to surface ablation must be corrected at next time steps of flight trajectory. The different methods, to estimate or calculation of aeroheating, were created whereas the most accurate method for this purpose is numerical solution of fully navier stocks, chemical dissociation and ionization of air, mass conservation of species, turbulence modeling, combustion modeling due to surface ablation, nose heat transfer equations with time marching finite volume algorithms simultaneously. Utilizing these solvers for flight trajectory is snail, and it’s required the high computational memory. Therefore, the finite difference method is used, and the governing equations are translated to curvature coordinate by mapping terms. By using this translation, to solve the governing equations, the space marching solvers can be used. Therefore, in this research, the more accurate estimation of temperature distribution for 3-D nose of supersonic and hypersonic vehicles was presented by using the numerical space marching solvers such as viscous shock layers and viscous boundary layer methods. Therefore, the comprehensive code was created to this purpose. The results of this code were validated by using the temperature telemetry results of flight tests. The relative error of the results was less than 10 percent. استخراج توزیع دمایی در بخشهای مختلف دماغه جهت انتخاب مواد، جانمایی قطعات، سامانه های حساس در داخل آن و...، مستلزم معلوم بودن گرمایش ایرودینامیکی القاء شده بر سطح دماغه می باشد. مقدار این پارامتر به همراه دمای سطح و میزان فناشوندگی سطح، باید در گام های زمانی بعدی از پرواز تصحیح گردد. جهت محاسبه یا تخمین دقیقی از این پارامتر، روشهای محاسباتی مختلفی ارائه شده است، کاملترین و دقیق ترین روش، حل عددی همزمان معادلات کامل ناویراستوکس، تجزیه/یونیزاسیون شیمیایی، بقاء گونه ها، مدل اغتشاشی، مدل احتراقی ناشی از فناشوندگی سطح، معادله ی انتقال حرارت دماغه و... با الگوریتم حجم محدود گام به گام زمانی است. استفاده از این الگوریتم در گذر زمان بسیار وقت گیر بوده و حجم بالایی از حافظه ی محاسباتی را می طلبد. بنابراین از روش اختلاف محدود و انتقال معادلات جریان به فضای رویه ای از طریق توابع نگاشت، استفاده می گردد. با استفاده از این انتقال، میتوان از روشهای گام به گام مکانی جهت حل معادلات جریان استفاده کرد. بنابراین، در این تحقیق تخمین دقیق تری از توزیع دمایی دماغه های سه بعدی بالای صوت از طریق حل عددی معادلات جریان به روش گام به گام مکانی لایه ی شوک لزج و لایه مرزی لزج-خودمتشابه صورت گرفت. براساس این تحقیق، کد جامعی جهت شبیه سازی دمایی دماغه های بالای صوت در گذر زمان تدوین و نتایج آن با نتایج اندازه گیری دمایی آزمایشات پروازی محموله های داخلی و نتایج کدهای مشابه، با خطای نسبی کمتر از 6 درصد، صحه گذاری گردید. https://mme.modares.ac.ir/article_9558_2ead807305f1256d739e30b5c14e12c0.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Dynamic modeling, simulation and control of a quadrotor using feedback linearization and PID controller based on MEMS sensors’ experimental dat مدل سازی دینامیکی، شبیه سازی کنترل کوادروتور با استفاده از کنترل کننده های فیدبک خطی سازی و PID بر پایه داده های آزمایشگاهی سنسورهای MEMS 175 185 9559 FA مسعود نوری مطلق هیچ سمتی ندارم پدرام صفرپور دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی،پردیس فنی مهندسی عباسپور،دانشگاه شهید بهشتی مهدی پورقلی هیئت علمی Journal Article 1970 01 01 The purpose of this article is dynamic modeling of a quadrotor and control of its Roll and Pitch angles based on the experimentally measured sensors data. So, after driving nonlinear model of quadrotor equations, the control of the quadrotor’s angular situation was simulated using PID and feedback linearization algorithms. Due to the widespread application of MEMS sensors in measuring the status of various systems and to have a more realistic simulation, sensors data was measured and used in simulation of controllers. Due to errors of MEMS sensors, vibration of motors and airframe, being noise on outputs, Kalman filter was used for estimation of angular situation. As one of the purposes of this paper was the use of its results in actual control of a quadrotor, motor model was used to determine PWM control signals. The results obtained from simulation in Simulink showed good performance of both controllers in controlling roll and pitch angles. هدف از این مقاله مدلسازی و کنترل زاویه Roll و Pitch یک کوادروتور بر اساس تخمین وضعیت بدست آمده از سنسورهای ممز می‌باشد. از همین رو بعداز استخراج معادلات دینامیک کوادروتور با اعمال کنترل کننده های تناسبی- انتگرالی- مشتقی و خطی سازی فیدبک به برسی نتایج وضعیت زاویه ای کوادروتور پرداخته شده است.به جهت کاربرد گسترده ی سنسورهای MEMS در بحث اندازه گیری وضعیت سیستم های مختلف و همچنین تطابق نتایج حاصل از شبیه سازی ‌های کوادروتور با واقعیت بیرونی در این مقاله از داده های این نوع سنسورها در شبیه سازی کنترل کننده ها استفاده شده است. با توجه به خطاهای ذاتی سنسورهای MEMS، تاثیر پذیری آن‌ها از ارتعاشات بدنه و موتورها و نویزی بودن اطلاعات خروجی آن‌ها از فیلتر کالمن برای تخمین زوایا به طور مستقیم و سرعت های زاویه ای به طور غیرمستقیم بهره گرفته شد. از آنجاییکه یکی از اهداف این مقاله استفاده از نتایج آن در عملیاتی کردن کنترل یک کوادروتور می‌باشد از مدل موتور برای تعیین سیگنال-های کنترلی PWM نیز استفاده شده و این سیگنال‌های کنترلی در هر دو نوع کنترلر بررسی گردید. نتایج حاصل از شبیه سازی مدل کوادروتور در نرم افزار سیمولینک نشان از عملکرد مطلوب هر دو کنترل کننده در کنترل زوایای Roll و Pitch دارد. https://mme.modares.ac.ir/article_9559_7c9966afcc510cf5a40621d1d92bdaf1.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Investigating the effects of process parameters on forming forces and defects formation in tube spinning process of AA6061 بررسی تجربی تاثیر پارامترهای فرایند شکل دهی چرخشی بر نیروها و توسعه عیوب در شکل دهی لوله های آلومینیم آلیاژی 6061 186 194 9560 FA محمدعلی رسولی عضو هیات علمی، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر ابوذر طاهری زاده عضو هیات علمی، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان محمود فرزین عضو هیات علمی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان امیر عبداله عضو هیات علمی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران محمدرضا نیرومند عضو هیات علمی، دانشگاه پیام نور Journal Article 1970 01 01 Tube spinning or flow forming process is used for manufacturing of seamless tubes widely put into service in advanced industries. The ideal flow for materials entering the deformation zone in this process is extrusion-type flow in axial direction. Very localized deformation zone which is confined by outer materials and forming tools is very important aspect of this process. Therefore, development of defects during the deformation process with undesirable flow of materials can be easily occurred. The main reason of undesirable flow of materials is choosing inappropriate process parameters which results in arising various geometrical and dimensional defects. In this paper, the effects of process parameters on formation and growth of different defects and their correlations with material flow and forming forces in tube spinning of AA6061 was investigated by using design of experiment (DOE) method. The results of experiments show that by applying the optimized values of reduction and feed rate per revolution, these defects can be controlled. Also, by comparing the experimentally measured and theoretically calculated forming forces it can be shown that the larger the deviation of measured forces from calculated ones gets the more severe formation of defects and undesirable materials flow becomes. فرایند شکل‌دهی چرخشی لوله که گونه‌ای از فرایندهای شکل‌دهی چرخشی است، یکی از روشهای ساخت لوله‌های مدور بدون درز در صنایع پیشرفته می‌باشد. در این فرایند موادی که به زیر غلتک وارد می‌شوند باید در جهت محوری به صورت اکسترود شده جریان پیدا کنند. ماهیت اصلی فرایند، موضعی بودن ناحیه تغییر شکل و مقید بودن این ناحیه به ابزار و مواد اطراف آن است. لذا این فرایند پتانسیل بالایی برای شکل‌گیری و توسعه عیوب به دلیل جریانهای ناخواسته دارد. انتخاب نامناسب پارامترهای فرایند موجب شکل‌گیری و توسعه عیوب هندسی و ابعادی در قطعه می‌گردد. در این تحقیق بر اساس اصول طراحی آزمایش، چگونگی تاثیر پارامترهای فرایند بر شکل‌گیری و توسعه عیوب و ارتباط آن با جریان مواد و نیروهای فرایند در شکل‌دهی آلیاژهای آلومینیم آنیل شده 6061 بررسی شدند. نتایج آزمون‌های تجربی نشان می‌دهد با استفاده از نسبت کاهش ضخامت و میزان پیشروی در دور بهینه می‌توان از توسعه عیوب هندسی و ابعادی جلوگیری کرد. همچنین ارزیابی نحوه تغییرات نیروهای اندازه‌گیری شده نسبت به نیروهای محاسبه شده با استفاده از روابط معیار نشان می‌دهد که میزان انحراف نیروهای اندازه‌گیری شده نسبت به نیروهای محاسبه شده با استفاده از روابط معیار ناشی از جریان ناخواسته مواد است که عامل اصلی توسعه عیوب هندسی و ابعادی و تغییر ماهیت فرایند نیز می‌باشد. https://mme.modares.ac.ir/article_9560_e355ad06c5a89f911fbb0aff2de52435.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Numerical study of the effect of stenosis on the hemodynamic parameters in branch of LAD coronary using 0D/3D coupling method مطالعه‌ی عددی تاثیر گرفتگی بر پارامترهای همودینامیکی در شاخه LAD کرونری با روش کوپل سه بعدی - صفر بعدی 195 203 9561 FA قاسم حیدری نژاد تهران، بزرگراه جلال آل احمد، استاد دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده مهندسی مکانیک، اتاق 317 حمیدرضا باباخانی تهران، بزرگراه جلال آل احمد، دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده مهندسی مکانیک، آزمایشگاه CFD علیرضا رستمی استادیار دانشگاه علوم پزشکی اراک Journal Article 1970 01 01 Stenosis in coronary artery and the other cardiac diseases such as Atherosclerosis is major cause of death in the world. Numerical simulation of blood flow can help medical evaluation to curve arteries have been stenosis. The purpose of this paper is to find the effect of arteries stenosis on the hemodynamic parameters by simulation of blood flow in LAD branch of coronary artery. The computational domain has been determined from CT images of human heart. In this study, blood is assumed to be homogeneous, Newtonian and the blood flow assumed to be pulsatile. In order to more realistic modeling of flow and pressure, Seven–element lumped model has been used in coronary artery outlet, in order words the 0D and 3D models are coupled together. The results indicate that the calculated flow wave is the minimum in systolic phase and maximum in diastolic phase in coronary artery, in contrast with Aorta. On the other hand, by increasing the stenosis percent from 30 to 60 percent, no significant drop of flow has been observed in the state of rest, and it has been validated with experimental results. The results indicate that with increasing stenosis, time average wall shear stress in the stenosis region increases, while it decreases before and after the stenosis, also the investigation of oscillating shear index indicates that in the state of 60% of stenosis and in the main downstream branch, it has the maximum value, that is indicative of the presence of turbulent flow in this region. گرفتگی در عروق کرونری و بیماری‌های قلبی - عروقی دیگر نظیر آترواسکلروسیس، از دلایل عمده مرگ و میر در دنیا است. شبیه‌سازی عددی جریان خون در عروقی که دچار گرفتگی شده است، می‌تواند به ارزیابی پزشکی برای درمان گرفتگی کمک کند. هدف از این مقاله، یافتن تاثیر گرفتگی عروق بر روی پارامترهای همودینامیکی با شبیه‌سازی عددی جریان خون در شاخه LAD عروق کرونری است. دامنه محاسباتی با استفاده از تصاویر CT برگرفته از قلب انسان تعیین شده است. در این تحقیق خون، سیالی هموژن، نیوتونی و جریان خون، ضربانی فرض شده است. برای مدل‌سازی واقعی موج جریان و فشار خون، در خروجی عروق کرونری از مدل لامپ هفت المانی استفاده شده است، به عبارت دیگر مدل لامپ صفر بعدی (0D) به مدل سه بعدی (3D) کوپل شده است. نتایج نشان می‌دهد که موج جریان محاسبه شده در عروق کرونری برخلاف جریان در آئورت، در فاز سیستول مینیمم و در فاز دیاستول ماکزیمم است. هم‌چنین با افزایش درصد گرفتگی از 30 به 60 درصد در حالت فیزیکی استراحت افت جریان قابل توجهی مشاهده نمی‌شود و این مساله با نتایج آزمایشگاهی صحت‌سنجی شده است. از طرفی نتایج نشان می‌دهد با افزایش گرفتگی، تنش برشی متوسط زمانی در ناحیه گرفتگی افزایش و در نواحی قبل و بعد از گرفتگی کاهش می‌یابد، هم‌چنین بررسی شاخص برش نوسانی نشان می‌دهد که در وضعیت گرفتگی 60 درصد و در شاخه اصلی پایین‌دست این شاخص ماکزیمم مقدار خود را دارد که نشان دهنده وجود جریان‌های به هم ریخته در این ناحیه است. https://mme.modares.ac.ir/article_9561_2d13d901966a8eaa7f9c943eba6a540b.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Vibrations of the Dissymmetry Planetary Gears ارتعاشات چرخدنده‌های سیاره‌ای با موقعیت قرارگیری غیرمتقارن سیاره‌‌‌ها 204 214 9562 FA علی شهابی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان فرهاد شیخ سامانی دانشگاه شهید باهنر کرمان Journal Article 1970 01 01 The position of the planets for the planetary gear systems are in two forms of equally and unequally spaced. This paper investigates free vibration of the planetary gear with unequally spaced planets. The planetary gear set of this study is modeled as set of lumped masses and springs. Each component such as sun gear, carrier, ring gear and planets possesses three degrees of freedom and considered as rigid bodies. Bearing and mesh stiffnesses are modeled in the form of linear springs. Generally, planet, rotational, translational, distinct and degenerate modes are five vibration modes of the planetary gear systems. The results show that the translational mode for the system with numbers of even equally and unequally spaced planets, is different and rotational and translational modes have the same characteristics for the both systems. For the system with numbers of even unequally spaced planets, the natural frequencies of the translational modes have multiplicity one. When the numbers of the planets of the system are odd and the position of them is unequally spaced, the rotational and planet modes are generating and the natural frequencies of the translational modes are not appears. For the distinct and degenerate modes of the system with unequally spaced planets, the planets only have the rotational motion. موقعیت قرارگیری سیاره‌های سیستم‌های چرخدنده‌ای سیاره‌‌ای به دو صورت سیاره‌ها با موقعیت قرارگیری یکسان و سیاره‌ها با موقعیت قرارگیری غیر یکسان نسبت به یکدیگر می‌باشد. پژوهش حاضر فرکانس‌های طبیعی و مد‌های ارتعاشی سیستم سیاره‌ای ساده تک مرحله‌ای را با موقعیت قرارگیری غیر یکسان سیاره‌ها نسبت به یکدیگر بررسی می‌کند. سیستم دینامیکی مجموعه چرخدنده‌ سیاره‌ای این پژوهش به صورت مجموعه‌ای از جرم و فنر مدل‌سازی شده است. هر یک از اجزاء شامل چرخدنده خورشیدی، حمل‌کننده سیاره‌ها، چرخدنده رینگ و سیاره‌ها دارای سه درجه آزادی هستند که صورت اجسام صلب مدل شده‌اند. سختی یاتاقان‌ها و سختی ناشی از تغییر شکل دندانه چرخدنده‌ها به صورت فنر‌های خطی شبیه‌سازی شده‌اند. به طور کلی، سیستم‌های سیاره‌ای دارای پنج مد ارتعاشی سیاره‌ای، دورانی، انتقالی، متمایز و غیر مقید می‌باشند. بر اساس نتایج، مد انتقالی در سیستم‌ها با موقعیت قرارگیری یکسان و غیر یکسان تعداد سیاره‌های زوج نسبت به یکدیگر، متفاوت می‌باشد و مدهای دورانی و سیاره‌ای برای هر دو سیستم دارای ویژگی‌های مشابهی می‌باشند. به‌نحویکه یرای سیستم با موقعیت قرارگیری غیر یکسان تعداد سیاره‌های زوج نسبت به یکدیگر، فرکانس‌های طبیعی متناظر با مد‌های انتقالی دارای گوناگونی یک می‌باشند. با فرد شدن تعداد سیاره‌ها و غیر یکسان شدن موقعیت قرار‌گیری آنها نسبت به یکدیگر، مد‌های ارتعاشی دورانی و سیاره‌ای در سیستم به‌وجود می‌آیند و فرکانس‌های طبیعی متناظر با مد‌های انتقالی در سیستم ظاهر نمی‌شوند. برای مدهای متمایز و غیر مقید موجود در سیستم با موقعیت قرارگیری غیر یکسان سیاره‌ها نسبت به یکدیگر، سیاره‌ها فقط دارای حرکت دورانی می‌باشند. https://mme.modares.ac.ir/article_9562_92c4661685bf6681f6a33b78ef729658.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Numerical analysis of 3D effects of viscous mircopump on flow flux and efficiency by LBM تحلیل عددی اثرات سه بعدی یک ریزپمپ لزجتی بر دبی خروجی و راندمان به روش شبکه بولتزمن 215 226 9563 FA حجت خزیمه نژاد دانشگاه فردوسی مشهد حمید نیازمند دانشگاه فردوسی مشهد Journal Article 1970 01 01 In the present paper, a numerical study is performed for analysis of 3D effects of geometrical parameters namely microchannel depth, eccentricity and sizes of rotors and operational parameter namely pressure difference on flow flux and efficiency by LBM. In investigation of simultaneously variation effect of geometrical parameters namely rotors eccentricity and microchannel depth is observed in all depths, increasing the eccentricity, both flow flux and efficiency increased. Also, in a constant eccentricity both flow flux and efficiency increased. In the next investigation that simultaneously effect of geometrical parameters namely rotors sizes and microchannel depth is discussed determined that in all depths, decreasing the rotors sizes, flow flux decreased. But for efficiency, it became less in the lower depths and increasing depth the efficiency increased. In final, the effects of operational parameter of pressure difference and geometrical parameter of microchannel depth on flow flux and efficiency has been studied. As the results show, increasing the pressure difference, flow flux linearly decreased so that it became zero at the certain pressure. Moreover, efficiency variations vs. pressure difference parabolically is observed. در مقاله حاضر یک مطالعه عددی برای تحلیل اثرات سه بعدی پارامترهای هندسی عمق ریزمجرا، خارج از مرکزی و اندازه روتورها و نیز پارامتر عملکردی اختلاف فشار بر دبی و راندمان یک ریزپمپ لزجتی به روش شبکه بولتزمن انجام شده است. در بررسی تاثیر تغییر همزمان پارامترهای هندسی خارج از مرکزی روتورها و عمق ریزمجرا مشخص گردید در تمامی عمق‌ها با افزایش خارج از مرکزی، دبی و راندمان هر دو افزایش پیدا می‌کنند. همچنین در یک خارج از مرکزی ثابت، دبی و راندمان با افزایش عمق بیشتر می‌شوند. در بررسی بعدی که به تاثیر همزمان پارامترهای هندسی اندازه روتور و عمق ریزمجرا بر دبی و راندمان پرداخته است مشخص گردید که در تمامی عمق‌ها با کاهش قطر روتور دبی کاهش پیدا می‌کند. ولی برای راندمان، در عمق‌های پایین‌تر با کاهش و با افزایش عمق با افزایش راندمان روبرو شدیم. در انتها اثرات پارامتر عملکردی اختلاف فشار و پارامتر هندسی عمق ریزمجرا بر دبی خروجی و راندمان مورد بررسی قرار گرفته است. چنانچه نتایج این بررسی نشان می‌دهد با افزایش اختلاف فشار، دبی به صورت خطی کاهش پیدا می‌کند به طوری که در یک فشار معین دبی صفر می‌شود. همچنین تغییرات راندمان در مقابل اختلاف فشار به صورت سهموی مشاهده گردید. https://mme.modares.ac.ir/article_9563_bb44c2e24438b59f0d2109fec67f6b20.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Torque Control of a Hybrid Actuator in the Presence of Parametric Uncertainties and Physical Constraints کنترل گشتاور یک عملگر ترکیبی با حضور نامعینی‌های پارامتری و قیود فیزیکی 227 238 9564 FA وحید آبرومند گروه مهندسی رباتیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر رسول فشارکی فرد پژوهشکده فناوریهای نو، دانشگاه صنعتی امیرکبیر علی کمالی ایگلی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر Journal Article 1970 01 01 In electromagnetic motors, increase in output torque leads to increase in rotor inertia. Various robotics applications, especially haptic interfaces, oblige convenient dynamic performances of electromagnetic motors which are strongly in turn influenced by the rotor’s inertia. In the present paper, a robust control method for a viscous hybrid actuator is developed which supplies a desired varying torque while maintaining a constant low inertia. This hybrid actuator includes two dc motors with the shafts coupled through a rotational damper using a viscous non-contact coupler. This coupling method is based on Eddy current to provide the required performances. The large far motor eliminates or reduces the inertial forces and external dynamics effects on the actuator. The small near motor provides the desired output torque. Since the system is essentially linear, the applied robust control method is based on Hꝏ and parametric uncertainties and physical constraints including motors’ voltages saturation, rotary damper’s speed saturation, fastest user’s speed and acceleration applied to the actuator and force sensor noise are considered in its design. Also the robust method of µ-synthesis for the system in presence of parameteric uncertainties and other physical constraints are studied. The implementation of the controller on a 1 dof haptic interface model validate the achievement of the desired performances. در موتورهای الکترومغناطیسی، برای افزایش گشتاور قابل اعمال توسط موتور به خروجی، نیاز است از یک روتور با ممان‌اینرسی بیشتر استفاده شود. درحالیکه در اغلب کاربردهای رباتیکی، بخصوص واسط‌های هپتیکی، موتورهای الکترومغناطیسی در وضعیت دینامیکی بوده که نیروی اینرسی در آن تاثیر عمده‌ای دارد. در این مقاله یک روش کنترلی مقاوم برای نوعی عملگر ترکیبی ویسکوز پیشنهاد شده است که ویژگی بارز آن را می‌توان قدرت تامین گشتاور متغیر مطلوب با حفظ ممان اینرسی کم عنوان کرد. این عملگر ترکیبی شامل دو موتور جریان مستقیم می‌باشد که شفت‌های آنها با یک کوپلر ویسکوز غیر‌تماسی بطور دورانی به یکدیگر متصل شده-اند. این روش اتصال براساس جریان‌گردابی می‌باشد تا ویژگی‌های مورد نظر را تامین نماید. موتور دور وظیفه حذف و یا کاهش نیرو-های اینرسی و همچنین نیروهای دینامیکی وارد شده به عملگر را دارد. وظیفه موتور نزدیک تامین گشتاور مطلوب در خروجی می-باشد. از آنجایی که ذات این سیستم خطی می‌باشد، روش کنترلی مقاوم پیشنهاد شده بر مبنای Hꝏ بوده و در طراحی آن قیود فیزیکی مانند اشباع ولتاژ موتور‌ها، اشباع سرعت دمپر دورانی، بیشترین سرعت و شتاب وارد شده به عملگر از طرف کاربر و همچنین نویز سنسور نیرو در نظر گرفته شده‌اند. همچنین روش مقاوم µ-synthesis برای سیستم با حضور نامعینی‌های پارامتری و سایر قیود فیزیکی بررسی شده‌است. پیاده سازی کنترلر طراحی شده بر روی مدل یک واسط هپتیک یک درجه آزادی، دستیابی به ویژگی‌های مورد نظر را تائید می‌نماید. https://mme.modares.ac.ir/article_9564_a3b36cb25e2e0b93b5f334ffb4e4064e.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Manufacturing and simulation of a solar humidification-dehumidification desalination system ساخت و شبیه‌سازی یک سیستم آب‌شیرین‌کن خورشیدی رطوبت زنی -رطوبت زدایی 239 248 9565 FA ابراهیم جهانشاهی عضو هیات علمی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرقته کرمان علی حسینخانی دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی انرژی‌های تجدید پذیر، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته کرمان سید محمد حجت محمدی عضو هیات علمی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته کرمان Journal Article 1970 01 01 Solar humidification-dehumidification desalination is one of the most practical methods for water desalination in small scale for regions far from cities and low population. The aim of this study is manufacturing and simulation of a solar humidification-dehumidification desalination system with capacity of 20 lit/day. This system consists of humidification and dehumidification units, solar air and water heaters. To this end, at first this system is explained and modeled. Then, manufacturing process of solar air heaters, and different parts of desalination system is investigated. After the manufacturing process of the desalination system, this system is experimentally tested and the effect of pertinent parameters, such as the temperature of inlet water and air to humidifier; inlet water temperature and flow rate to dehumidifier on the performance of the system and distillate product is investigated. The results show that the effect of water temperature on the fresh water produced in more than air temperature. Moreover, using the chilled water, which its temperature in the range of well temperature, in the dehumidifier inlet leads to an increase of 31 % in the fresh water produced. Also, the best water flow rate to the dehumidifier inlet is 0.12 kg/s. Finally, experimental and simulation results are compared with each other and good consistency is seen. آب‌ شیرین‌کن خورشیدی رطوبت زنی-رطوبت زدایی ، یکی از کارآمد‌ترین روش‌های شیرین‌سازی آب در مقیاس کوچک برای مناطق دورافتاده و کم‌جمعیت میباشد. هدف از این مطالعه، ساخت و شبیه‌سازی یک سیستم آب‌شیرین‌کن خورشیدی رطوبت زنی-رطوبت زدایی با ظرفیت 20 لیتر در روز است. این سیستم از واحدهای رطوبت زن، رطوبت گیر، هوا گرم‌کن خورشیدی و آب‌گرم‌کن خورشیدی تشکیل‌شده است. برای انجام این تحقیق، ابتدا به تشریح و مدل‌سازی این سیستم پرداخته می‌شود. در ادامه، به فرآیند ساخت هوا گرم‌کن خورشیدی و قسمت‌های مختلف سیستم آب‌شیرین‌کن پرداخته می‌شود. پس از تکمیل فرایند ساخت آب‌شیرین‌کن، این سیستم مورد آزمایش قرار می‌گیرد و تأثیر پارامترهای اساسی از جمله دمای آب و هوای ورودی به واحد رطوبت زن، دما و دبی آب ورودی به واحد رطوبت‌گیر بر عملکرد سیستم و میزان تولید آب شیرین مورد بررسی قرار می‌گیرد. نتایج نشان می‌دهد که تأثیر دمای آب نسبت به هوا بر روی میزان آب شیرین تولید شده بیشتر می‌باشد. علاوه بر این، استفاده از آب چیلر، که دمای آن در محدوده دمای آب چاه قرار دارد، در ورودی واحد رطوبت گیر افزایش 31 درصدی میزان آب تولیدشده را به دنبال دارد. همچنین، بهترین دبی آب ورودی به رطوبت گیر مقدار 0.12 kg/s می‌باشد. درنهایت، نتایج شبیه‌سازی و آزمایشگاهی باهم مقایسه می‌شوند و سازگاری خوبی بین نتایج مشاهده می‌گردد. https://mme.modares.ac.ir/article_9565_84453be26be0a83edcbce02c1a0dbfe5.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Thermoelastic analysis of circumferential cracks in thick-walled cylinders considering dual-phase lag theory تحلیل ترموالاستیک استوانه جدارضخیم دارای ترک محیطی تحت شوک حرارتی طبق تئوری تأخیر فاز دو گانه 249 258 9566 FA ادریس فرهی نژاد دانشگاه صنعتی شاهرود محمدباقر نظری دانشگاه شاهرود مسعود مهدیزاده دانشگاه صنعتی شاهرود Journal Article 1970 01 01 In this paper, the stress intensity factor for an internal circumferential crack in a thick-walled cylinder has been determined. The cylinder has been subjected to an axisymmetric thermal shock on the outer surface according to the dual phase lag theory. The uncoupled, quasi-stationary thermoelastic governing equations have been assumed. The temperature and stress fields have been solved analytically in the Laplace domain and its Laplace inversion transform has been obtained numerically. Using weight function method, the stress intensity factor for mode-I has been extracted. Temperature, stress and stress intensity factor of hyperbolic and dual phase lag theories have been compared and the effects of heat flux and temperature gradient time relaxations on the temperature, stress and stress intensity factor have been studied. According to the results, the dual phase lag temperature distribution is different in comparison with the Fourier model. Also, the stress intensity factor for dual phase lag model is significant larger than Fourier one. Moreover, the maximum stress intensity factor in dual phase lag model occurs for a crack that the peak of stress wave reaches to its tip. Results show assumption of adequate heat conduction model for structure design under transient thermal loading is critical. در این مقاله، ضریب شدت تنش برای یک ترک محیطی کامل در سطح داخلی یک استوانه جدار ضخیم تعیین‌شده است. استوانه تحت شوک گرمایی طبق مدل تأخیر فاز دوگانه در سطح خارجی به‌طور متقارن محوری قرار دارد. در معادلات ترموالاستیسیته حاکم، از کوپل میدان‌های دما و کرنش و اثر ترم اینرسی صرف‌نظر شده و میدان‌های دما و تنش با استفاده از تبدیل لاپلاس معکوس عددی به‌دست آمده است. ضریب شدت تنش مود I نیز با استفاده از روش تابع وزنی تعیین می‌شود. توزیع دما، تنش و ضریب شدت تنش مدل‌ تأخیر فاز دوگانه با مدل‌های دیگر مقایسه و اثر زمان‌های آسایش شار گرمایی و گرادیان دما روی آنها بررسی شده است. نتایج علاوه بر اختلاف تغییر زمانی دمای یک نقطه طبق مدل تأخیر فاز دوگانه با مدل‌های هذلولوی و فوریه، رفتار متفاوت ترک نسبت به مدل فوریه را نشان می‌دهد. ضریب شدت تنش بیشینه مدل تأخیر فاز دوگانه از مدل فوریه به‌طور قابل ملاحظه‌ای بزرگتر است. همچنین، در مدل تأخیر فاز دوگانه ضریب شدت تنش بیشینه در هر لحظه قبل از رسیدن پیشانی موج به سطح داخلی، برای ترکی اتفاق می‌افتد که پیشانی موج تنش در موقعیت نوک آن قرار دارد. مطابق نتایج، در نظر گرفتن مدل مناسب هدایت گرمایی در طراحی سازه‌ها تحت بار گرمایی گذرا اهمیت ویژه‌ای دارد. https://mme.modares.ac.ir/article_9566_13fbe66c4c51b5105b28e59790cba2b9.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Inverse Design of Meridional Flow Passage Shape of Centrifugal Pump Impeller Using Ball-Spine Algorithm طراحی معکوس پروفیل مجرای نصف النهاری چرخ پمپ گریز از مرکز با استفاده از الگوریتم گلوله-اسپاین 259 268 9567 FA سالار طالبی کارشناسی ارشد/ دانشگاه تبریز هادی فلاح اردشیر دانشجوی دکترا/دانشگاه تبریز میر بیوک احقاقی عضو هیئت علمی دانشکده فنی مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز مهدی نیلی احمدآبادی عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی اصفهان Journal Article 1970 01 01 In the present work, an inverse design algorithm called Ball-Spine (BSA) is developed as a quasi-3D method on the meridional plane of a centrifugal pump impeller with rotating frame and incompressible viscous flow within it, with the aim of improving its performance. In this method, numerical analysis of viscous flow on a thin plane of flow between two blades using a 3D viscous flow solver is combined with BSA, which modifies hub and shroud geometries. Namely, instead of solving inviscid quasi-3D flow equations in the meridional plane, full 3D Navier-Stokes equations is solved on the thin plane of flow. To show the validity of the present work, centrifugal pump is numerically evaluated and numerical results are compared with experimental results, and flow field in the meridional plane of pump impeller is obtained using quasi-3D method. By studying the algorithm in the rotating geometry and choosing static pressure and reduced pressure as target parameters the ability of performance of the algorithm is assessed. After that, the new impeller geometry is obtained in conformity with the modified pressure distribution, by defining target pressure distribution on the hub and shroud surfaces of the conduit and trying to eliminate excess pressure gradients. Obtained results indicate good rate of convergence and desirable stability of BSA in the design of rotating conduits with incompressible viscous fluids. By using the above-mentioned optimization method following results was observed: increase of static pressure along streamline, 1% of increase in the pump total head, delay in impeller cavitation inception. در کار حاضر، روش طراحی معکوس گلوله-اسپاین برای اصلاح هندسه پمپ گریز از مرکز بصورت شبه سه بعدی در صفحه نصف النهاری و در مرجع دوار و رژیم جریان لزج تراکم ناپذیر با هدف بهبود عملکرد آن توسعه یافته است. در این روش، تحلیل عددی جریان لزج روی یک صفحه نازک جریان بین دو پره توسط یک حلگر لزج سه بعدی با اصلاح هندسه دیواره حفاظ جلو و حفاظ پشتی پروانه توسط الگوریتم گلوله-اسپاین ترکیب می شود. بعبارت دیگر، به جای حل معادلات غیرلزج شبه سه بعدی جریان روی صفحه نصف النهاری، معادلات کامل سه بعدی ناویراستوکس آشفته روی صفحه جریان حل می گردد. نخست پمپ گریز از مرکز بصورت عددی مطالعه شده و نتایج عددی با نتایج تجربی مقایسه می شوند و میدان جریان در پروانه پمپ با استفاده از روش شبه سه بعدی در صفحه نصف النهاری بدست می آید. قابلیت الگوریتم طراحی معکوس با بررسی آن در هندسه دوار و انتخاب فشار استاتیک و فشار کاهش یافته بعنوان پارامتر هدف مورد ارزیابی قرار می گیرد. سپس با تعریف توزیع فشار هدف روی سطوح حفاظ جلو و حفاظ پشتی مجرا و تلاش جهت حذف گرادیان های اضافی فشار، هندسه چرخ جدید مطابق با توزیع فشار اصلاح شده حاصل می گردد. نتایج بدست آمده بیانگر سرعت همگرایی و پایداری مطلوب روش گلوله-اسپاین در طراحی مجاری دوار با جریان لزج تراکم ناپذیر می باشد. افزایش فشار استاتیک در طول خط جریان، افزایش 1 درصد هد کل پمپ و تاخیر در شروع کاویتاسیون پمپ از جمله نتایج این تلاش می باشد. https://mme.modares.ac.ir/article_9567_97df5fa177f4f8e4361304cf5dcacbf5.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 An investigation into the behavior of cylindrical shells with different thickness distributions under axial quasi-static and impact loadings بررسی رفتار پوسته‌های استوانه‌ای با توزیع‌های ضخامت مختلف تحت بارگذاری‌های محوری شبه استاتیکی و ضربه‌ای 269 280 9568 FA رضا رجبیه فرد دانشگاه گیلان ابوالفضل درویزه دانشگاه آزاد انزلی مجید علی طاولی دانشگاه گیلان حامد صادقی دانشگاه گیلان مجید مقدم دانشگاه گیلان ناصر نورزاده موسسه آموزش عالی احرار Journal Article 1970 01 01 In this paper, the behavior of cylindrical shells with uniform thickness and functionally graded thickness distributions subjected to axial quasi-static loading is investigated experimentally and subjected to axial impact is investigated experimentally and numerically. Steel cylindrical shells with uniform thickness and functionally graded thickness distributions have same inner diameter, length and weight. Cylindrical shells are impacted by the drop hammer apparatus and experimental axial force-time curves are obtained by using a load cell; in addition, impact simulations are done by Abaqus finite element software. The effect of thickness distributions on the shortening, energy absorption, buckling shape and axial force-time curve of cylindrical shells is investigated. It is found that for axial quasi-static loading, a change in thickness distribution of cylindrical shell is able to convert the buckling shape from mixed buckling (a combination of axisymmetric and diamond modes) to progressive buckling, also for axial impact loading, a change in thickness distribution of cylindrical shell can affect the number of complete folds. The studies also suggest that at same impact energy, functionally graded thickness distribution cylindrical shell compared with uniform thickness distribution cylindrical shell absorbs approximately the same energy with more shortening and transforms less mean load and peak load to under protected specimen, thus, functionally graded thickness distribution cylindrical shell is a better energy absorption specimen. It is found that there is a good agreement between the experimental and numerical results. در این مقاله، رفتار پوسته‌های استوانه‌ای با توزیع‌های ضخامت ثابت و ضخامت متغیر تحت بارگذاری محوری شبه استاتیکی به صورت تجربی و تحت ضربه محوری به صورت تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. پوسته‌های استوانه‌ای با توزیع‌های ضخامت ثابت و ضخامت متغیر مورد بررسی، از جنس فولاد و دارای قطر داخلی، طول و وزن یکسان می‌باشند. پوسته‌های استوانه‌ای به وسیله دستگاه سقوط آزاد جرم تحت ضربه قرار می‌گیرند و منحنی‌های تجربی نیروی محوری بر حسب زمان با استفاده از لودسِل به دست آورده می‌شوند، همچنین، برای شبیه‌سازی فرآیند‌های ضربه از نرم‌اَفزار المان محدود آباکوس استفاده شده است. تاثیر توزیع ضخامت بر میزان کوتاه‌شدگی، انرژی جذب شده، شکل کمانش و منحنی نیروی محوری بر حسب زمان پوسته‌های استوانه‌ای مورد بررسی قرار گرفته است. پی برده می‌شود که در بارگذاری محوری شبه استاتیکی، تغییر در توزیع ضخامت پوسته می‌تواند شکل کمانش را از کمانش ترکیبی (ترکیبی از مودهای متقارن و الماسی) به کمانش متقارن پیشرونده انتقال دهد. همچنین در بارگذاری محوری ضربه‌ای، تغییر در توزیع ضخامت پوسته می‌تواند تعداد چروک‌های کامل شده را تحت تاثیر قرار دهد. بررسی‌ها حاکی از آن است که در شرایط انرژی ضربه یکسان، پوسته ‌استوانه‌ای با توزیع ضخامت متغیر، با کوتاه‌شدگی بیشتر، انرژی تقریباً یکسانی را در مقایسه با پوسته‌ استوانه‌ای با توزیع ضخامت ثابت جذب می‌نماید و نیروهای میانگین و بیشینه کمتری را به سازه تحت حافظت انتقال می‌دهد، لذا پوسته استوانه‌ای با توزیع ضخامت متغیر جاذب انرژی بهتری است. مشخص می‌شود که تطابق خوبی بین نتایج تجربی و عددی برقرار است. https://mme.modares.ac.ir/article_9568_621d187a8e1a345cc07422a61c669654.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Evaluating the uncertainties in the semi-rigidity of connections of the pier base to optimization of finite element model updating ارزیابی اثر عدم قطعیت در نیمه گیرداری اتصالات اسکله باز ساحلی بر اساس بهینه یابی مساله بروزرسانی مدل المان محدود 281 290 9569 FA مهدی قلیپور فیضی دانشجوی دکترا وحید نورانی هیات علمی علیرضا مجتهدی عضو هیئت علمی/دانشگاه تبریز مجید برقیان هیات علمی Journal Article 1970 01 01 The detection of changes in the dynamic behavior of structures is an important issue in structural safety assessment. Deployment and servicing of marine and coastal structures such as piers in the marine environment with constantly changing, requires understanding the dynamic behavior of these structures to prevent possible damage. Among the factors of uncertainty in understanding the dynamic performance of piers is uncertainties related to semi-rigid connection of deck to piles. According to this fact that the main mass of the structure is on deck, the connection of deck to piles is very important. In this study, experimental and numerical model of beach piers were studied. A Test on experimental modal analysis was performed to determine the response of structures. A numerical model of the structure prepared and theory of modal analysis was performed on it. Then, based on the finite element model updating of structure approach, identify and determine the percentages of semi-rigid connections. Results show this fact the connection isn’t fully rigid. According to the present method can be compared to determine the percentage of semi-rigid connections and prepare the finite element model with more adaptable to the experimental model. Updated results with this method were very close to the real model. ارزیابی مشخصات و تغییر در خصوصیات مکانیکی سازه‌های مهندسی، مستلزم ردگیری دقیق رفتار دینامیکی این سازه‌ها به منظور شناخت و جلوگیری از آسیب‌های سازه‌ای احتمالی در طول عمر بهره‌برداری آنها می‌باشد. این مهم در ارتباط با قابهای فضایی مورد استفاده در ساخت سازه‌های ساحلی نظیر اسکله‌های باز، به علت قرارگیری در شرایط بارگذاری خاص محیط دریایی، از پیچیدگی و عدم قطعیت بیشتری برخوردار است. از جمله عوامل عدم قطعیت در شناخت عملکرد دینامیکی اسکله‌ها، مربوط به میزان نیمه‌گیرداری اتصالات عرشه به پایه‌ها می‌باشد که با توجه به تمرکز عمده جرم در عرشه تاثیر به سزایی در پاسخ‌های سازه دارد. بنابراین، مطالعه روش‌های جدید کارآمد در شناسایی و ارزیابی دقیق این پارامتر عدم قطعیت، جهت ارتقاء روش‌های بروزرسانی مدل‌های عددی، از اهمیت بالائی برخوردار است. در پژوهش حاضر رفتار مکانیکی مدل یک اسکله ساحلی به صورت عددی و آزمایشگاهی مورد مطالعه قرار گرفت. آزمایش‌های مربوط به تحلیل مودال تجربی جهت استخراج پاسخ‌های سازه صورت پذیرفت. همزمان، مدل عددی سازه در ANSYS و MATLAB تهیه و براساس آن تحلیل مودال عددی انجام گرفت. سپس بر اساس حل مسئله بهینه‌سازی توسط الگوریتم کلونی مورچگان پیوسته (ACOR) نسبت به بروزرسانی مدل اجزای محدود سازه، با تعیین درصدهای گیرداری اتصالات اقدام گردید. نتایج حاصله مبین صحت فرض عدم گیرداری کامل اتصالات عرشه به پایه‌ها بود. همچنین بر اساس حل مسئله توسط الگوریتم کلونی مورچگان مدل بروزرسانی شده انطباق‌پذیری خیلی بهتری با مدل آزمایشگاهی داشت. https://mme.modares.ac.ir/article_9569_f50fb34f27bd263e6be8ffcf8967ced0.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Comparison of dynamic and static neural networks in predicting performance of parabolic solar desalination مقایسه شبکه‌های عصبی دینامیکی و استاتیکی در پیش‌بینی عملکرد آب شیرین‌کن خورشیدی سهموی 291 299 9570 FA احمد بناکار دانشگاه تربیت مدرس علی متولی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری مهدی منتظری دانشگاه تربیت مدرس سید رضا موسوی سیدی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری Journal Article 1970 01 01 In this research with utilization various neural networks models, the relationship between the amount of water production and the temperature of the vapor with different weather conditions, time of day and several water debit in desalination system equipped whit linear solar parabolic concentrator was investigated. The results showed that static and dynamic networks can be modeled the process of production fresh water with high accuracy. Static neural network can do the modelling process with higher speed than dynamic neural network. However it seems that the amount of error with using dynamic networks was reduced in process modeling. Coefficient of determination (R2) for training, validation and testing in static networks were 0.9898, 0.9899 and 0.9889, respectively. While coefficient of determination (R2) for training, validation and testing in dynamic networks were 0.9922, 0.9894 and 0.9901, respectively. Also the amount of mean square error (MSE) in static network for training, validation and testing was 0.0011, 0.0027 and 0.0024, respectively and for dynamic networks was 0.0018, 0.0007 and 0.0004, respectively. Comparison between dynamic and static networks show that the dynamic networks can be predicted the production of fresh water and vapor temperature according to changes in atmospheric parameters accurately than the static networks. در این پژوهش با بکارگیری مدل‌های مختلف شبکه عصبی، به بررسی ارتباط میان میزان تولید آب شیرین و دمای بخار آب در اثر شرایط مختلف جوی و چندین دبی آب ورودی در شرایط مختلف روز در یک آب شیرین‌کن مجهز به متمرکز کننده خطی سهموی خورشیدی پرداخته شد. نتایج نشان داد که شبکه‌های استاتیک و دینامیک با دقت بالایی می‌توانند فرآیند‌های تولید آب شیرین را مدل‌سازی کنند. شبکه عصبی استاتیک با سرعت بالاتر نسبت به شبکه‌های دینامیکی می‌تواند فرآیند مدل سازی را انجام دهد در عین حال به نظر می‌رسد که میزان خطا در فرآیند مدل سازی با بکارگیری شبکه‌های دینامیک کاهش می‌یابد. ضریب تبیین برای الگوهای آموزش، ارزیابی و تست در شبکه استاتیک به ترتیب 0.9898، 0.9899 و 0.9889 می‌باشد. در حالی که ضریب تبیین برای الگوهای آموزش، ارزیابی و تست در شبکه‌ دینامیک به ترتیب 0.9922، 0.9894 و 0.9901 می‌باشد. همچنین میزان خطای شبکه در شبکه استاتیک برای الگوهای آموزش، ارزیابی و تست به ترتیب 0.0011، 0.0027 و 0.0024 و برای شبکه‌های دینامیک به ترتیب 0.0018، 0.0007 و 0.0004 می‌باشد. مقایسه شبکه‌های استاتیک و دینامیک نشان داد که شبکه‌های دینامیک با دقت بیشتری نسبت به شبکه‌های استاتیک می‌تواند میزان تولید آب شیرین و دمای بخار آب را با توجه به تغییرات پارامترهای جوی پیش‌بینی کند. https://mme.modares.ac.ir/article_9570_968b15768f3d19770471e9436d97913c.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Electrochemical performance investigation of solid oxide fuel cell in micro-gas turbine hybrid systems to determine optimum fuel utilization factor بررسی عملکرد الکتروشیمیایی پیل سوختی اکسید جامد در سیستم های ترکیبی میکروتوربین گاز جهت تعیین فاکتور مصرف سوخت بهینه 300 310 9571 FA سیده زینب سجادی کارشناس ارشد / دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی هوافضا جاماسب پیرکندی عضو هیات علمی / دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی هوافضا مهدی جهرمی عضو هیات علمی / دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی هوافضا Journal Article 1970 01 01 The present study was undertaken to design and analyze three different configurations of SOFC (solid oxide fuel cell) and MGT (micro-gas turbine) hybrid system. The first presented configuration is a hybrid system with one fuel cell which considered as a basic mode. Two other configurations are considered with two fuel cells that mounted upstream of the turbine in series and parallel forms. The aim of the current study was thermodynamic analyze of designed hybrid systems and achieving the optimum fuel consumption factor for fuel cells that used in hybrid systems. Therefore, other performance parameters such as turbine inlet temperature, compressor pressure ratio and the number of cells, which play an important role in implementation of SOFC and gas-turbine, were parametrically analyzed and the obtained optimum values were used in analyzes. In this regard, the parameters associated with electrochemical processes within cells considered as a function of their chemical and thermodynamic conditions, and their modeling code combined with the modeling code of micro gas turbine cycle. The results of this study revealed that fuel utilization factor has direct impact on the SOFC/MGT hybrid system performance. Also we demonstrate that the optimal fuel utilization factor for basic mode hybrid system was 0.85, hybrid system with 2 series fuel cells were obtained 0.7 and 0.8 respectively and hybrid system with two parallel fuel cells were calculated to be 0.85. Moreover, the SOFC/MGT hybrid system with two series fuel cells account for the highest electrical efficiency and was selected as the most efficient configuration. در تحقیق حاضر سه پیکربندی مختلف برای سیستم ترکیبی پیل‌سوختی اکسید جامد و میکروتوربین‌گاز طراحی و مورد بررسی قرار گرفته است. اولین پیکربندی ارائه شده شامل یک پیل سوختی بوده و به عنوان حالت پایه فرض شده است. دو پیکربندی دیگر با دو پیل‌سوختی که به صورت‌های سری و موازی در بالادست توربین قرار گرفته‌اند؛ لحاظ شده است. هدف از انجام این تحقیق، تحلیل ترمودینامیکی سیستم‌های طراحی شده و دست‌یابی به فاکتور مصرف سوخت بهینه برای پیل‌های سوختی بکار رفته در سیستم‌های ترکیبی می‌باشد. در این راستا، پارامترهای مربوط به فرآیندهای الکتروشیمیایی درون پیل به صورت توابعی از حالات شیمیایی و ترمودینامیکی آن‌ها در نظر گرفته شده و کد مدل‌سازی آن‌ها با کد مدل‌سازی سیکل میکروتوربین‌گازی ترکیب شده است. نتایج نشان می‌دهد که فاکتور مصرف سوخت بهینه تاثیر مستقیمی بر عملکرد سیستم ترکیبی پیل‌سوختی اکسید جامد و میکروتوربین‌گاز دارد. بررسی‌ها نشان می‌دهد که این ضریب برای سیستم ترکیبی حالت پایه 0.85، در سیستم ترکیبی با دو پیل‌سوختی سری به ترتیب برای پیل اول 0.7 و برای پیل دوم 0.8 و در سیستم ترکیبی با دو پیل‌سوختی موازی 0.85 (برای هر دو پیل‌سوختی) حاصل می‌گردد. نتایج نشان می‌دهد که در بین سه حالت تحلیل شده، سیستم ترکیبی با دو پیل‌سوختی سری بیشترین بازده (بیش از 48 درصد) را به خود اختصاص داده و به عنوان پیکربندی کارآمدتر برگزیده می‌گردد. https://mme.modares.ac.ir/article_9571_4f649b16c76753a6ebd0c8f442020945.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Investigation of nonlinear aeroelastic behavior of airfoils with flow separation based on cubic static stall modeling بررسی رفتار آیروالاستیک غیرخطی بالواره با وجود جدایش جریان بر اساس مدل واماندگی استاتیکی درجه سه 311 322 9572 FA شاهرخ شمس هیئت علمی دانشگاه تهران 0000-0002-1259-821X محمد رضا کاظمی مهندسی هوافضا، دانشگاه تهران، تهران بابک میرزاوند بروجنی عضو هیئت علمی، مهندسی هوافضا، دانشگاه تهران، تهران زهرا خجسته‌بخته‌کوپایی مهندسی هوافضا، دانشگاه آزاد اسلامی واحد گرمسار Journal Article 1970 01 01 In this paper, by defining a new paradigm for nonlinear aerodynamic equations of flow separation and static stall, a new form of nonlinear aeroelastic equations for two degrees of freedom airfoils (torsional and bending) are presented. Structural equations are based on the nonlinear mass-spring model; include the nonlinear quadratic and cubic terms. Aerodynamic equations are obtained by combining the unsteady Wagner model and the nonlinear lift coefficient-angle of attack for simulating stall using a cubic approximation. Hamilton’s principle and Lagrange equations were used to derive the aeroelastic equations. The obtained integro-differential nonlinear aeroelastic equations are solved using a new time-history integration method. The aeroelastic behavior of the airfoil is compared in both unsteady and quasi-steady flow. Using the time-history method compared to the phase space method leads to fewer equations. The results show that the aeroelastic behavior of airfoil with a linear structure, using a nonlinear aerodynamic theory for the stall, causes oscillations with a limit cycle in unsteady and quasi-steady flow compared to other linear aerodynamic theories. Also, the use of the cubic curve instead of the piecewise linear curves which is commonly used in other references, although, causes an apparent complication of the equations, reduces the computational time due to faster convergence in solution and makes the reduction in errors. The results show that the use of nonlinear aerodynamic static stall not only reduces the instability velocity, but also reduces the amplitude of limit cycle oscillations in both unsteady and quasi-steady regimes. در این مقاله با معرفی یک الگوی جدید آیرودینامیک برای شبیه‌سازی جدایش جریان و واماندگی استاتیکی، شکل جدیدی از معادلات آیروالاستیک غیرخطی بالواره‌های دو درجه آزادی (خمشی عمودی و پیچشی) استخراج می‌شود. روابط سازه براساس مدل جرم-فنر و حاوی ترم‌های غیرخطی درجه دو و سه است. روابط آیرودینامیک از تلفیق الگوی آیرودینامیک ناپایای وگنر و الگوی غیرخطی ضریب برآ-زاویةحمله برای شبیه‌سازی واماندگی جریان با تقریب معادله درجه سه، به‌دست می‌آید. برای استخراج معادلات آیروالاستیک از اصل همیلتون و معادلات لاگرانژ استفاده می‌شود. همچنین با بکارگیری شیوه حل تاریخچه زمانی انتگرال، معادلات آیروالاستیک غیرخطی انتگرالی-دیفرانسلی حاصله، حل و رفتار آیروالاستیک مقطع مذکور در هر دو رژیم جریان ناپایا و شبه‌پایا با یکدیگر مقایسه می‌شود. استفاده از روش تاریخچه زمانی در حل معادلات باعث کاهش حجم معادلات در مقایسه با روش فضای حالت می‌گردد. نتایج نشان می‌دهد که رفتار آیروالاستیک بالواره با وجود سازه خطی، با استفاده از الگوی آیرودینامیکی غیرخطی معرفی شده برای واماندگی درمقایسه با الگوهای خطی آیرودینامیک، در جریان‌های شبه‌پایا و ناپایا باعث ایجاد نوسانات با سیکل حدی می‌شود. همچنین استفاده از الگوی منحنی درجه سه بجای منحنی تکه‌ای خطی مورد استفاده در مراجع هرچند باعث پیچیده‌تر شدن شکل ظاهری معادلات می‌شود لیکن در زمان حل توسط نرم‌افزار، همگرایی حل سریعتری خواهد داشت و باعث حذف خطاهای موجود در مدلهای مذکور می‌شود. بررسی‌ها نشان می‌دهد که استفاده از آیرودینامیک غیرخطی استاتیک استال علاوه بر کاهش سرعت ناپایداری، دامنه نوسانات سیکل محدود را نیز در هر دو رژیم جریان شبه پایا و ناپایا کاهش می‌دهد. https://mme.modares.ac.ir/article_9572_89829755b317d03ea7379c0067e6023c.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Design and optimization of a passive assistive wearable robot for knee joint based on a six-bar mechanism طراحی و بهینه سازی یک ربات کمکی پوشیدنی غیر فعال زانو بر اساس یک مکانیزم شش‌میله‌ای 323 334 9573 FA حسن ظهور استاد/دانشگاه شریف صفورا طهماسبی دانشجو Journal Article 1970 01 01 In recent years, knee diseases are spread especially in elderly people. Since performing daily activities such as walking and running, the knee supports the weight of the body, there is more likely to be injured. This issue is more important for elderly people who have weak muscles and almost all elderly people suffer from knee pain. One way to help this people in order to move normally is to use a wearable device to aid the knee. In this article, a passive wearable robot will be designed to improve the strength of the elderly who suffers from the knee pain. The robot uses the compliance elements to increase the power of the knee joint in parts of a cycle. This robot will be developed based on a Stephenson II six-bar mechanism. Using this mechanism has the advantage of producing the similar motion to a knee. In other words, this mechanism produces the linear and rotational motions simultaneously. Additionally, more compliance elements can be added to improve the performance of the wearable robot. The optimal dimensions of the robot will be Through the kinematics analysis and also the derivation of the dynamics equations and the numerical validations of these equations, the performance of the robot will be considered. The performance of the robot mounted on the leg is compared with the human. Obtained results show that the less power is required when a wearable robot is used. This proves the merits of the designed robot to be used for the elderly. در سال های‌ اخیر بیماریهای مرتبط با مفصل زانو مخصوصا در سالمندان گسترده شده است. از انجا که در حین انجام فعالیت های روزانه مانند راه رفتن و دویدن وزن بدن بر روی زانو انتقال داده می‌شود، احتمال آسیب دیدن این عضو بیشتر می‌باشد. این موضوع برای افراد سالمند با توجه به ضعف عضلانی از اهمیت بیشتری برخوردار است به طوری که بیشتر افراد سالمند از بیمارهای مرتبط با زانو رنج می‌برند. یکی از راه‌های کمک به این افراد جهت بازیابی توانایی مفصل زانو خود، استفاده از وسائل کمکی در کنار زانو به عنوان یک وسئله پوشیدنی می‌باشد. به منظور افزایش توان مفصل زانو در افراد آسیب دیده، در این مقاله ربات پوشیدنی غیر‌فعال طراحی گردیده است. اساس این ربات استفاده از المان‌های انعطاف پذیر جهت افزایش توان در بخشی از حرکت در مفصل زانو می‌باشد. این ربات با بهره‌گیری از یک مکانیزم شش میله‌ای استفنسون II توسعه داده شده است. استفاده از این مکانیزم در ربات سبب می‌گردد که هم حرکتی مشابه مفصل زانو یعنی دوران و انتقال همزمان ایجاد گردد و هم امکان افزودن المان‌های انعطاف‌پذیر را جهت افزایش قابلیت ربات پوشیدنی فراهم گردد. با انجام تحلیل های سینماتیکی و همچنین استخراج معادلات دینامیکی و اعتبار سنجی معادلات استخراج شده، عملکرد ربات پوشیدنی طراحی شده مورد بررسی قرار گرفته است. مقایسه توان زانو برای حالتی که ربات پوشیدنی بر روی پا نصب شده است با یک انسان در طول راه رفتن نشان می‌دهد که زانو برای طی حرکت باید انرژی کمتری را مصرف نماید. https://mme.modares.ac.ir/article_9573_f7f07e7dab09533bc71247a5b29a7373.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Error Analysis of Thermal Lattice Boltzmann Method in Natural Convection Problems with Varying Fluid Thermal Diffusion Coefficient آنالیز خطای روش شبکه بولتزمن حرارتی در مسایل جابجایی آزاد با ضریب پخش حرارتی متغیر 335 344 9574 FA مصطفی ورمزیار دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی مجید بازارگان دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدسن طوسی آرش محمدی دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی علیرضا رهبری دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی Journal Article 1970 01 01 In this study, a Lattice Boltzmann Method (LBM) has been developed to calculate the distribution of a scalar quantity, like temperature, in a natural convection flow field under the condition of varying fluid thermal conductivity. The standard form of an LBM usually considers the fluid properties to be constant without any source term in conservation equations. The model developed is to account for variation of thermal conductivity with temperature in the presence of an external heat source. The proposed model has been examined against various case studies. It is shown that it is capable of modeling the extremely nonlinear problems. To magnify the nonlinear term in the natural convection case of under study, the radiation and other thermal sources have been used. The multiple relaxation time scheme has been applied to assure the solution stability. Using Chapman-Enskog analysis, the error associated with the proposed model has been estimated. The part of error which was not due to variations in the fluid properties, may be eliminated by introducing a correction term in higher order terms in Chapman-Enskog analysis. In addition, it has been shown that the correction term associated with the fluid conductivity variations, create an error of second order in terms of Knudsen number and is negligible. The present LBM model has an error of the second order of magnitude with respect to time. در این پژوهش، روش شبکه بولتزمن حرارتی با هدف محاسبه پارامتر اسکالر از جمله دما با در نظر گرفتن تغییرات ضریب پخش هدایتی توسعه داده شده است. این روش در حالت استاندارد دارای خواص ثابت و بدون ترم منبع می‌باشد. هدف اصلی ارایه مدلی جهت شبیه سازی ضریب پخش متغیر با حضور یک منبع خارجی حرارت است. برای این منظور یک ترم به تابع توزیع تعادلی اضافه شد. این مدل در مساله‌های مختلف مورد بررسی قرار گرفت و نشان داده شد که روش پیشنهادی، قابلیت مدل سازی مسایل به شدت غیر خطی را نیز دارد. لازم به ذکر است جهت افزایش شرایط غیرخطی از تشعشع و ترم منبع در کنار جریان جابجایی آزاد استفاده شده است. از مزایای مدل پیشنهادی آن است که امکان استفاده از روش زمان آرامش چندگانه را فراهم می‌سازد. این تغییر باعث افزایش پایداری حل می‌شود. از طرف دیگر با استفاده از آنالیز چاپمن انسکوگ خطای روش پیشنهادی، شناسایی شد. بخشی از خطا که ارتباطی به تغییر خواص نداشت، با پیشنهاد ترم اصلاحی و استفاده از ترم‌های مرتبه بالا در آنالیز چاپمن انسکوگ حذف گردید. هم چنین نشان داده شد ترم اضافه شده، که نماینده قسمت متغیر ضریب پخش حرارتی است، خطایی از مرتبه دوم عدد نادسن ایجاد می‌کند که قابل صرف نظر می‌باشد. به علاوه معین گردید که مدل پیشنهادی، دارای خطایی از مرتبه دوم نسبت به زمان است. https://mme.modares.ac.ir/article_9574_dd542bb339e57d2bcf9bdbbf870ac74f.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Numerical investigation on the effect of flat-tube heat exchanger geometrical structure on the performance of adsorption chiller بررسی عددی تاثیر ساختار هندسی مبدل گرمایی صفحه-تخت بر عملکرد چیلر جذب سطحی 345 356 9575 FA میلاد محمدزاده کوثری دانشجوی کارشناسی ارشد / دانشگاه فردوسی مشهد سید بهزاد گل پرور دانشجوی کارشناسی ارشد / دانشگاه فردوسی مشهد حمید نیازمند دانشگاه فردوسی مشهد Journal Article 1970 01 01 In the present study, for the first time, adsorbent bed of SWS-1L/water adsorption chiller with rectangular and trapezoidal finned flat-tube heat exchanger with has been simulated three dimensionally based on the distributed parameters model and finite volume method. Effects of some important parameters on the chiller performance such as bed averaged pressure, temperature and uptake variations with cycle time have been examined for better understanding of bed dynamic behavior. Also, a comparative study between two different configurations of adsorbent bed including rectangular and trapezoidal fins has been conducted based on identical adsorbent mass. For this purpose, bed temperature, uptake and pressure distributions as well as the vapor flow patterns at the end of heating cycle phases and also effects of fin height and spacing on the system performance have been studied. In this investigation at fixed bed length of 20mm, fin height and spacing variations have been examined in the range of 8-20mm and 3-12mm, respectively. Results indicated that the system performance with rectangular and trapezoidal adsorbent beds are almost similar except for those conditions which fin spacing is 3mm and fin height are 14, 20mm. For the mentioned dimensions, the specific cooling power (SCP) of rectangular beds are almost 5% and 17% (for fin heights of 14 and 20mm, respectively) better than those of trapezoidal beds. Maximum and minimum SCP of adsorption chiller with flat-tube heat exchanger were obtained about 882 and 163W/kg for the smallest and the largest bed geometry and operating conditions considered in this study. در این پژوهش با استفاده از مدل پارامترهای توزیع‌شده، برای نخستین بار بستر جاذب یک چیلر جذب سطحی با مبدل صفحه-تختِ دارای فین‌های مستطیلی و ذوزنقه‌ای با جفت‏کاری سیلیکاژل SWS-1L-آب به صورت سه‌بعدی و به روش حجم محدود شبیه‌سازی شده است. به منظور شناخت بهتر رفتار دینامیکی بستر، در ابتدا تاثیر برخی از پارامترهای مهم بر عملکرد سیستم از جمله تغییرات میانگین فشار، دما و جذب لحظه‌ای بستر بر حسب زمان چرخه بررسی شده است. در ادامه یک مطالعه‌ی مقایسه‌ای جامع با مشخصه‌ی جرمی برابر، بین دو آرایش هندسی متفاوت از بسترهای جاذب با فین‌های مستطیلی و ذوزنقه‌ای انجام گرفته است. بدین منظور توزیع دما، جذب لحظه‌ای و فشار درون بستر به همراه الگوهای جریان بخار مبرد در زمان اتمام فرآیندهای گرمایشی چرخه بعلاوه‌‌ی تاثیر ارتفاع و فاصله‌ی بین فین‌های مستطیلی و ذوزنقه‌ای بر عملکرد سیستم ارزیابی شده است. در این بررسی در طول بستر ثابت 20mm، محدوده‌ی تغییرات ارتفاع فین‌ 8-20mm و فاصله‌ی بین فین‌ها 3-12mm در نظر گرفته شده است. نتایج نشان داد، عملکرد بسترهای مستطیلی و ذوزنقه‌‌ای به استثنای شرایطی که متوسط فاصله‌‌ی بین فین‌‌ها 3mm و ارتفاع فین‌‌ها 14 و 20mm است، مشابه یکدیگر می‌‌باشند و در مشخصات هندسی اشاره‌‌شده، توان سرمایش مخصوص (SCP) بسترهای مستطیلی تقریبا 5% و 17% (به ترتیب برای ارتفاع فین 14 و 20mm) بهتر از بسترهای ذوزنقه‌‌ای است. بیشترین و کمترین SCP چیلر جذب سطحی با مبدل صفحه-تخت، به ترتیب882 و 163 W/kg برای کوچکترین و بزرگترین حجم بستر و شرایط در نظر گرفته‌‌شده در این پژوهش به دست آمد. https://mme.modares.ac.ir/article_9575_4d8bd3f7351f4fee76ba17594f070ddd.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Combined Auto-Regressive Mirror Method for Improvement of End Effects in Empirical Mode Decomposition ارائه یک روش تلفیقی برای بهبود خطای ناشی از اثرات لبه‌ها در روش تجزیه مود تجربی 357 364 9576 FA سید علی حسینی کردخیلی دانشگاه صنعتی شریف حسین محمد نوازی دانشگاه صنعتی شریف سیدحسن مومنی ماسوله دانشگاه صنعتی شریف Journal Article 1970 01 01 The empirical mode decomposition method is a new technique to obtain constitutive components of a signal. Applicability to all kinds of signals including non-stationary and nonlinear is a main feature of this method. So far, many researches have been done in the literature to eliminate or reduce effects of multiple sources of errors such as stop criteria, end effects and interpolation function. This article focuses on end effects error which many of previous solutions have been proposed based on symmetry or similar methods to decline it. The proposed combined method using auto-regressive (AR) models for short sections of signal edges, forecasts tails of maximum and minimum envelops. Some of first intrinsic mode functions are initially calculated as a result of AR model application. The methods based on symmetry are then used to continue sifting algorithm for remaining signal that has no enough extremums to employ AR model. Finally, by executing some examples, more accurate results obtained from proposed method are compared with those achieved from the mirror method. Noise is also added to signal time history in the last example, to simulate a more realistic situation. تجزیه مود تجربی یکی از روش‌های نوین برای تجزیه سیگنال به مؤلفه‌های تشکیل دهنده خود است. ویژگی اصلی این روش، قابلیت اجرا برای تمامی انواع سیگنال اعم از ناایستا و غیرخطی است. وجود منابع خطای متعدد از قبیل خطای ناشی از معیار توقف، اثرات لبه‌ها، تابع درون‌یابی و غیره باعث شده تا فعالیت‌هایی در جهت رفع و یا کاهش اثرات آن‌ها انجام گیرد. در این پژوهش خطای اثرات لبه‌ها مورد توجه قرار گرفته که روش‌های متعددی عمدتاً بر مبنای تقارن و یا شیوه‌های مشابه برای کاهش اثر این خطا ارائه شده است. در این مقاله روشی تلفیقی ارائه شده که با تعریف مدل AR برای قسمت کوچکی از لبه‌ها، ادامه پوش‌های بیشینه و کمینه سیگنال را پیش‌بینی کرده و تعدادی از مودهای ذاتی اولیه بدست می‌آید. برای ادامه الگوریتم غربالگری که تعداد داده‌های اکسترمم برای تشکیل مدل AR کافی نباشد، روش‌های مبتنی بر تقارن به کار گرفته می‌شود. در نهایت، در قالب چند مثال نشان داده شده است که روش ارائه شده نتایج دقیق‌تری نسبت به روش‌های مبتنی بر تقارن دارد. برای واقعی‌تر شدن مثال‌های مورد بررسی، حالت‌های بدون نویز و با نویز هر دو لحاظ شده‌اند. https://mme.modares.ac.ir/article_9576_f96f9be4a7f4fa8ad6803378e0529ebc.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Dynamic stability analysis of CNTs under combined static and periodic axial loads using Floquet–Liapunov theory تحلیل پایداری دینامیکی نانولوله‌های کربنی تحت بارگذاری ترکیبی استاتیکی و متناوب محوری با استفاده از روش فلوکت - لیاپانوف 365 372 9577 FA حبیب رمضان نژاد آزاربنی استادیار دانشگاه آزاد اسلامی واحد رامسر رضا انصاری دانشیار دانشگاه گیلان Journal Article 1970 01 01 The dynamic stability of single-walled carbon nanotubes (SWCNT) and double-walled carbon nanotubes (DWCNT) embedded in an elastic medium subjected to combined static and periodic axial loads are investigated using Floquet–Lyapunov theory and bounded solution theory. An elastic Euler- Bernoulli beam model is utilized in which the nested slender nanotubes are coupled with each other through the van der Waals (vdW) interlayer interaction. The Galerkin’s approximate method on the basis of trigonometric mode shape functions is applied to reduce the coupled governing partial differential equations to a system of the extended Mathieu-Hill equations. Applying Floquet–Lyapunov theory and Rung-Kutta numerical integration method with Gill coefficients, the influences of number of layer, elastic medium, exciting frequency and combination of exciting frequency on the instability conditions of SWCNTs and DWCNTs are investigated. A satisfactory agreement can be observed by comparison between the predicted results of Floquet–Lyapunov theory with bounded solutions theory ones. Based on results, increasing the number of layers, and elastic medium, dynamic stability of SWCNTs and DWCNTs surrounding elastic medium increase. Moreover, the instability of CNTs increases by increasing the exciting frequency. در این مقاله تحلیل پایداری دینامیکی نانولوله‌های کربنی تک‌لایه و دولایه روی بستر الاستیک تحت بار ترکیبی استاتیکی و متناوب دینامیکی محوری با استفاده از روش-های فلوکت-لیاپانوف و روش دامنه محدود مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور با در نظر گرفتن حضور نیروهای وندروالسی بین لایه‌ها و استفاده از مدل تیر اویلر-برنولی، معادلات حاکم بر رفتار دینامیکی نانولوله‌های کربنی دولایه استخراج شده است. سپس با به‌کارگیری از روش گالرکین به همراه توابع شکل مثلثاتی، معادلات پاره‌ای استخراج‌شده برای نانولوله‌های کربنی با تکیه‌گاه ساده به معادلات دیفرانسیل معمولی با فرم معادلات متیو-هیل تبدیل شد. در ادامه با حل معادلات حاکم با استفاده از روش فلوکت-لیاپانوف به همراه روش انتگرال‌گیری عددی رانگ-کوتا با ضرایب گیل اثرات پارامترهایی شامل تعداد لایه، ضریب بستر الاستیک، فرکانس تحریک و ترکیب فرکانس‌های تحریک بر ناپایداری نانولوله‌های کربنی تک‌لایه و دولایه مورد تحلیل قرار گرفت. با مقایسه نتایج پیش‌بینی شده از روش فلوکت-لیاپانوف در تعیین نواحی پایدار و ناپایدار با نتایج روش تحلیل دامنه محدود تطابق بسیار خوبی مشاهده شد. نتایج حاصل از تحلیل ناپایداری دینامیکی نانوله‌های کربنی تک‌لایه و دولایه نشان می-دهد که با افزایش تعداد لایه‌ها، طول نانولوله و ضریب بستر الاستیک سیستم به سمت پایداری بیشتر میل می‌کند. همچنین با افزایش فرکانس تحریک ناپایداری سیستم افزایش می‌یابد. https://mme.modares.ac.ir/article_9577_08ae6a26b7cb089ea588e94aed36bd15.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Damage Detection Based on System Identification of Concrete Arch Dam using XFEM Based Cohesive Crack Segments and Wavelet Transform شناسایی آسیب بر مبنای شناسایی سیستم سد بتنی دوقوسی با استفاده از اجزای چسبنده ترک توسعه یافته و تبدیل موجک 373 383 9578 FA سجاد پیربوداقی دانشجوی دکتری رضا تاری نژاد عضو هیئت علمی محمد تقی اعلمی عضو هیات علمی و معاونت محترم آموزشی دانشگاه تبریز Journal Article 1970 01 01 In order to detect damage in a large-scale and complicated structure, there is need to exact nonlinear numerical modeling that its results have been analyzed using a method of system identification. In this way, the extended finite element model (XFEM) based on cohesive crack model (XFEM Based Cohesive Crack Segments) for concrete material as a reliable model is used for investigating real responses of Karun 3 concrete dam against applied loads and damages. In this model, whole of the structure is potentially under damage risk, while there is no initial crack. The dam is numerically modeled and analyzed using the finite element method (FEM) and XFEM Based Cohesive Crack Segments respectively, and the dam is analyzed under the seismic excitation. Then, for specification of crack effects and nonlinear behavior, the structural modal parameters and their variation should be investigated based on structure response for obtaining damage initiation time and its location by using system identification based on continuous Wavelet (CWT) transform. Results show that the dam natural frequencies decrease after the crack is formed, where decrease in longitudinal and vertical responses are more than the transversal response decrease. Moreover, crack width and its exact location are specified precisely from comparing the intact and damaged crest and central cantilever vibration modes. Therefore, the combination of XFEM Based Cohesive Crack Segments and CWT is useful procedure for structural health monitoring of concrete arch dams. برای شناسایی آسیب در یک سازه بزرگ و پیچیده، نیاز به مدلسازی دقیق عددی است تا نتایج بدست آمده از این مدل غیرخطی، با استفاده از روش شناسایی سیستم مورد مقایسه و ارزیابی قرار گیرند. در این راستا، مدل المان محدود توسعه‌یافته بر پایه مدل ترک چسبنده (اجزای چسبنده ترک توسعه‌یافته) برای مواد بتنی به عنوان مدلی قابل اطمینان برای ارزیابی پاسخ‌های واقعی سازه سد بتنی دوقوسی کارون 3 در برابر بارهای وارده و آسیب‌های ایجاد شده می‌باشد که در آن کل سازه به عنوان ناحیه مستعد آسیب معرفی شده و ترک اولیه‌ای وجود ندارد. بنابراین مدل عددی سد سالم و آسیب‌دیده به ترتیب با استفاده از روش اجزاء محدود و اجزای چسبنده ترک توسعه‌یافته ساخته و تحت تحریک لرزه‌ای تحلیل می‌شود. سپس برای تعیین اثرات ترک‌خوردگی و رفتار غیرخطی، با استفاده از شناسایی سیستم بر مبنای تبدیل موجک پیوسته، پارامترهای مودال سازه و تغییرات آن از روی پاسخ سازه برای بدست آوردن زمان شروع ترک‌خوردگی و نیز تشخیص محل آسیب بررسی می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که فرکانس طبیعی سد پس از ترک‌خوردگی کاهش می‌یابد بطوریکه این کاهش در پاسخ طولی و قائم بیشتر از پاسخ عرضی است. همچنین با استفاده از مقایسه شکل مودهای ارتعاشی طره مرکزی و پلان تاج سد در حالت سالم و آسیب دیده می‌توان به تشخیص دقیق محل آسیب و محدوده ترک پرداخت. بنابراین با استفاده از ترکیب روش اجزای چسبنده ترک توسعه یافته و تبدیل موجک پیوسته می‌توان الگویی کارآمد برای پایش سلامت سازه‌ای سد بتنی دوقوسی ارائه کرد. https://mme.modares.ac.ir/article_9578_efd5a10c877af6115fa4226391671750.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Analysis of Linear and Non-linear Buckling of Homogenous Revolved Ellipsoidal Shells under External Hydrostatic Pressure: A Parametric Numerical study تحلیل کمانش خطی و غیرخطی پوسته‌های بیضی‌گون دورانیِ همگن تحت فشار هیدرواستاتیک خارجی: مطالعه پارامتری عددی 384 394 9579 FA فیروز احمدی دانشگاه امام حسین (ع) علیرضا نداف اسکوئی عضو هیأت علمی دانشگاه جامع امام حسین (ع) حامد حقیری محقق ارشد/ مرکز رشد و فناوری دریا Journal Article 1970 01 01 Thin revolved shells are intersetted in many engineering applications, in particular dubbly curved shells. In this research, linear and nonlinear buckling analyses (with consideration of geometrical non-linearity) are performed on two different types of elliptical shells known as Oblate and Prolate which are under external hydrostatic pressure. These shells are made of homogeneous steel. ABAQUS (a well-known finite element software) is used for performing the simulations. Several important parameters affecting the buckling behaviour of these revolved elliptical shells are investigated in detail such as the ratio between minor and major radii, the percentage of nonlinear buckling value and the shell thickness magnitude on buckling load capacity. The results show the significant effect of shell geometrical dimensions, the magnitude of nonlinear buckling value as an initial imperfection and the shell thickness variations on the buckling load capacity. Finally, it is also observed that the Oblate shell results in a remarkable reduction in the load capacity compared to the other shell type used in this study. To verify the validity of the results, a comparison is made between the present FEM results and the available theoretical studies and a good agreement is observed. پوسته‌های جدار نازکِ حاصل از دوران، بویژه پوسته‌های دو انحنایی در شاخه‌های مختلف مهندسی همواره توجه پژوهشگران بوده است. در این تحقیق، تحلیل کمانش خطی و غیر‌خطی (با در نظرگرفتن هندسه غیرخطی) پیرامون دو نوع هندسه مختلف از پوسته‌های دورانی بیضی‌گون معروف به اُبلیت و پرولیت، تحت فشار هیدرواستاتیک خارجی ارائه شده است. پوسته‌ها از ماده همگن فولادی ایجاد شده است. از آباکوس، نرم‌افزار شناخته شده اجزای محدود، برای اجرای شبیه‌سازی مسئله استفاده می‌شود. تحلیل چندین پارامتر مهم و موثر بر ظرفیت بار کمانشِ بیضی‌گون‌های دوران یافته همچون، نسبت قطر بزرگ به قطر کوچک، میزان درصد پارامتر غیرخطی و اندازه ضخامت پوسته به ‌صورت مفصل مورد بررسی قرار داده می‌شود. نتایج بدست آمده در قالب جداول و نمودارها گویای این مطلب است که تأثیر ابعاد هندسی بیضی‌گون، مقدار درصد پارامتر غیرخطی به‌‌عنوان نقص اولیه و تغییر ضخامت می‌تواند به‌شدت در ظرفیت بار کمانش مؤثر واقع شود. همچنین، در نهایت، مشاهده می‌شود که اثر کاهش ظرفیت بار کمانش در پوسته بیضی‌گون اُبلیت در مقایسه با انواع دیگر پوسته‌ها قابل‌توجه است. برای اطمینان از صحت نتایج، مقایسه‌ای بین نتایج تحلیلی و شبیه‌سازی اجزای محدود صورت گرفت که تطابق خوبی بین آنها مشاهده می‌شود. https://mme.modares.ac.ir/article_9579_aa677d660eefd1fe0d323c1dc9bfa869.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Study of Lamb wave scattering from a cylindrical hole by using finite element modeling and experimental measurements مطالعه پراکندگی امواج لمب از یک سوراخ استوانه‌ای با استفاده از روش اجزاء محدود و آزمون تجربی 395 404 9580 FA فرهنگ هنرور استاد دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی عادل صداقتی دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی آنتونی سینکلر دانشگاه تورنتو Journal Article 1970 01 01 Lamb waves are certain type of ultrasonic waves that can propagate in thin plates. Lamb waves are particularly useful in testing large plate-shaped structures. Moreover, due to extensive flexibility in modeling sophisticated structures, finite element modeling (FEM) has been used in numerous Lamb wave studies. Due to the complexity of the scattering problem, interpretation of results is not easy. FEM helps us to better understand the complex issues that are associated with the scattering phenomenon. In this paper, we first consider a number of different finite-element modeling approaches that can be used for modeling Lamb waves and among them, we choose the best model that can provide both good accuracy and high computational speed. We then use this approach for modelling the scattering of Lamb waves from a through-thickness cylindrical hole in a large plate. This study has applications in structural health monitoring and defect sizing in plates. It is found that a 2D planar finite element model has the lowest computational cost and an accuracy of better that 95%. To verify the FEM results, experimental measurements are also conducted on an aluminum plate in which a through-thickness cylindrical hole is machined. The FEM results agree very well with those obtained from the experiments. It is concluded that by using this model, the position and properties of defects could be easily determined in plate structures. امواج لمب یا امواج ورقی دسته‌ای از امواج فراصوتی هستند که در سازه‌های ورقی شکل انتشار می‌یابند. این امواج عمدتاً برای بازرسی سازه‌های بزرگ استفاده می‌شوند. با توجه به انعطاف پذیری بالای روش اجزاء محدود در مدلسازی سازه‌های پیچیده، این روش مدل‌سازی در مطالعه امواج لمب بسیار پرکاربرد است. نتایج حاصل از پراکندگی امواج لمب بسیار پیچیده است و روش اجزاء محدود می‌تواند کمک شایانی به تفسیر این نتایج نماید. در این مقاله، با بررسی رویکردهای مختلف در مدل‌سازی با روش اجزاء محدود، روشی با بهترین دقت و کمترین زمان انتخاب و با استفاده از آن پراکندگی ناشی از یک سوراخ استوانه‌ای راه‌به‌در در یک ورق فلزی مدل‌سازی می‌شود. مطالعه پراکندگی حاصل از عیوب می‌تواند برای مواردی همچون پایش سلامتی سازه و تعیین ابعاد عیوب مورد استفاده قرار گیرد. نتایج مطالعات انجام شده حاکی از آن است که مدل اجزاء محدود دوبعدی دارای کمترین زمان محاسبه است و می‌تواند انتشار امواج لمب را با دقتی بالاتر از 95% شبیه‌سازی کند. به منظور ارزیابی نتایج شبیه‌سازی، آزمایشات تجربی نیز بر روی یک ورق آلومینیومی با سوراخ راه‌به‌در انجام شد که نتایج حاصل از مدل دوبعدی اجزاء محدود مطابقت خوبی با نتایج تجربی داشته است. بر اساس نتایج بدست آمده، با استفاده از اطلاعات حاصل از پروفیل زاویه‌ای پراکندگی، شناسایی مشخصات و موقعیت عیوب در ورق به آسانی امکان‌پذیر است. https://mme.modares.ac.ir/article_9580_0cdbb4e65815fbaf79689b15482e7575.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Experimental and Numerical Investigation of Metal Tubes Forming with a Novel Reconfigurable Hydroforming Die based on Multi Point Forming (MPF) بررسی تجربی و عددی شکل دهی قطعات لوله ای فلزی با یک قالب هیدروفرمینگ انعطاف‌پذیر جدید بر مبنای شکل‌دهی چندنقطه‌ای 405 413 9581 FA جواد شهبازی کرمی دانشجوی دکتری و مدرس دانشگاه شهید رجایی سید مهدی علوی زاده دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه تهران محمد مراد شیخی دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی Journal Article 1970 01 01 Tube multi-point hydroforming is a new flexible forming technology for manufacturing of various tubular parts that presented and investigated in this paper for first time in the world. In this process, one die is enough to deform tubes to different shapes by utilizing high pressure fluid. In conventional hydroforming, it is necessary to manufacture different dies for producing different geometrical parts. This requires higher process time and cost. In present novel, tube multi-point hydroforming is investigated via FE simulation and experiments. In this process a new die based on multi point forming were designed and manufactured. Due to good formability of brass 70/30, a bulged tube and a rectangular tabular cross section of brass with initial thickness of 2mm are produced by applying this die to the process. The main difference between multi-point die and conventional dies is substituting the rigid surface by wide spaced pins. By adjusting the pins height, different tubular cross sections could be produced. This process is simulated and verified experimentally and defects are predicted. In order to decrease these defects an elastic layer of polyurethane is used. According to the simulation, maximum decreases in thickness are 11% and 17% for the bulged and rectangular cross section samples. These results are matched with the experiment. هیدروفرمینگ چندنقطه‌ای لوله یک فناوری شکل‌دهی جدید انعطاف‌پذیر برای تولید انواع مقاطع لوله‌ای است که برای اولین بار در دنیا در این مقاله ارائه و بررسی می‌گردد. در این فرآیند لوله می‌تواند به‌واسطه فشار سیال با استفاده از تنها یک قالب به اشکال دلخواهی تبدیل شود. در فرآیند هیدروفرمینگ مرسوم برای تولید مقاطع لوله‌ای مختلف، نیاز به تولید قالب‌های متعدد است که خود افزایش زمان و هزینه را در پی دارد. در پژوهش حاضر فرآیند هیدروفرمینگ چندنقطه‌ای به‌صورت عددی و تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. در این فرآیند یک قالب جدید بر مبنای شکل‌دهی چندنقطه‌ای طراحی و ساخته شده است. با استفاده از این قالب و با توجه به قابلیت بالای شکل‌پذیری برنج 70/30، یک مقطع لوله‌ای بالج شده و یک لوله با مقطع مربع شکل با ضخامت اولیه 2mm از جنس برنج تولید شده است. تفاوت عمده این قالب با قالب‌های سنتی در جایگزینی سطح صلب با مجموعه‌ای از پین‌ها با ارتفاع قابل تنظیم است. با تنظیم ارتفاع این پین‌ها، مقاطع لوله‌ای مختلفی را می‌توان تولید کرد. این فرآیند ابتدا شبیه‌سازی شده و اعتبار سنجی نتایج حاصله با آزمایش بررسی شده و عیوب به وجود آمده نیز پیش‌بینی شده است. برای کاهش این عیوب از یک لایه الاستیک از جنس پلی‌اورتان استفاده شده است. برای نمونه بالج شده و نمونه با مقطع مربعی حداکثر مقدار کاهش ضخامت از شبیه‌سازی به ترتیب حدود 11% و 17% است که این مقادیر در تطابق با آزمایش است. https://mme.modares.ac.ir/article_9581_123650dd0560587918b3d771cf0c0171.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Comparison Buckling load of Cylindrical Shells with seam, Consist of Two Type of Circular or Lozenge Cutouts, by Numerical and Experimental Methods مقایسه بار بحرانی کمانش پوسته‌های استوانه‌ای بادرز، شامل دو نوع گشودگی دایروی یا لوزوی به روش‌های آزمایشگاهی و عددی 414 424 9582 FA محمد بزرگ منش کارشناسی ارشد مکانیک طراحی کاربردی از دانشگاه آزاد واحد اراک علیرضا نظام آبادی استاد دانشگاه آزاد واحد اراک (عضو هیئت علمی) سید محمد مهدی نجفی زاده استاد دانشگاه آزاد واحد اراک (عضو هیئت علمی) Journal Article 1970 01 01 Cylindrical shells are commonly used in various industries such as manufacturing airplanes, missiles, pipelines, bicycles, submarines, different automobile devices, decorative structures for buildings etc. They have extensive applications in industries because of their low weight, high resistance and ease of use. While working, these structures undergo various forces such as axial, torsional, internal pressure, or a combination of different loadings. Cylindrical shells with different openings are under the effect of tension concentration and instability of structure due to their geometric disconnections. The study of pore effects on load carrying and buckling behavior of cylindrical shells has been, and still is, among the manufacturers and designers’ concerns. In this paper, the buckling of cylindrical shells with seam, with lozenge or circular openings under axial load has been investigated using numerical and laboratory methods. The shells are of steel (standard: No: 1.0110 ST 37, DIN) which is one of the most common materials used in various industries including traditional and industrial construction, gas, oil and petrochemical industries. The effect of different openings on the buckling load of shells has been analyzed, and the obtained results have been compared with those obtained in the lab using Abacus software. پوسته‌های استوانه‌ای به صورت رایج در صنایع مختلف از جمله صنایع هواپیماسازی، موشک، خطوط لوله، دوچرخه‌سازی، زیردریایی‌ها، وسایل مکانیکی مختلف، اتومبیل، سازه‌های تزیینی ساختمان‌ها و... بکار می‌روند. پوسته‌های استوانه‌ای به دلیل وزن کم، مقاومت زیاد و راحتی ساخت، کاربردهای گسترده‌ای در صنایع دارند. این سازه‌ها در حین کار، تحت انواع نیروها ازجمله نیروهای محوری، پیچشی، فشار داخلی، یا ترکیبی از انواع بارگذاری قرار می‌گیرند. پوسته‌های استوانه‌ای با گشودگی‌های مختلف، به خاطر داشتن ناپیوستگی‌های هندسی تحت تأثیر تمرکز تنش و ناپایداری سازه می‌باشند. بررسی اثرات حفره روی تحمل باربری و رفتار کمانشی پوسته‌های استوانه‌ای از دغدغه‌های سازندگان و طراحان بوده و هست. در این مقاله، کمانش پوسته‌های استوانه‌ای دارای درز، با گشودگی‌های لوزوی یا دایروی تحت بار محوری، به روش‌های عددی و آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. پوسته‌ها از جنس فولاد با استاندارد (No: 1.0110 ST 37, DIN) در نظر گرفته شده اند که یکی از پرکاربردترین مواد استفاده شده در صنایع مختلف از جمله ساختمان‌سازی سنتی و صنعتی، گاز، نفت و پتروشیمی می‌باشند. اثر گشودگی‌های مختلف بر بار بحرانی پوسته ها مورد تحلیل قرار گرفته است و در ادامه، نتایج به دست آمده از نرم‌افزار آباکوس با نتایج آزمایشگاهی، مقایسه گردیده‌اند. https://mme.modares.ac.ir/article_9582_e20b21ae6508f22fc189c60a0880d0b8.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Lab Scale Production of Wind Power-Fuel Cell Hybrid Systems by Use of Electrolysis Process and Study of Technical Analysis ساخت نمونه آزمایشگاهی سیستم هیبریدی انرژی بادی-پیل سوختی با تأمین هیدروژن به روش الکترولیز و تحلیل فنی آن 425 432 9583 FA علیرضا زاهدی دانشگاه علم و صنعت ایران سید امیرعلی امیرخلیلی دانشگاه علم و صنعت ایران علی غفاری‌نژاد دانشگاه علم و صنعت ایران Journal Article 1970 01 01 The wind is one of developing sources of renewable energy in recent years. Wind power often is unusable at peak times. Therefore, a storage system or backup power is always necessary. In this study, a hybrid system was applied for a wind turbine to provide the reliable power. The hybrid system consisted of four main components: a wind turbine, electrolyzer, hydrogen storage and fuel cell. The extra electricity produced in fewer demand hours by wind turbine was conducted to a hydrogen and oxygen generator system. Hydrogen were stored in a tank. Then, hydrogen was introduced to a fuel cell unit in order to produce electricity at peak times (when the electricity produced by wind power was less than demand). The hydrogen production rate by alkaline electrolysis as well as the electricity production by PEM fuel cell was investigated. The maximum hydrogen produced by the system per hour average was 304 ml and the power produced by the fuel cell was 1008 mW. After the construction of the prototype, a case study for this system was done in Kouhin area. نیروگاه‌های بادی به عنوان یکی از منابع انرژی‌های تجدیدپذیر بعضاً در ساعات پیک مصرف جواب‌گو نیستند؛ لذا ایجاد یک سیستم ذخیره‌سازی توان و پشتیبان برای این نیروگاه‌ها ضروری به نظر می‌رسد. در این پژوهش‌ یک سیستم هیبریدی متشکل از چهار جزء اصلی توربین بادی، الکترولیزر، ذخیره هیدروژن و پیل سوختی، جهت تأمین توان قابل‌اطمینان ارائه گردید. در ساعات کم باری، توان اضافی تولیدشده وارد واحد الکترولیز شده و در آنجا آب به هیدروژن و اکسیژن تبدیل می‌شد. هیدروژن در ساعات پیک مصرف برای تولید برق وارد پیل سوختی می‌گردید تا تقاضای برق شبکه ارضا گردد. در این پژوهش ابتدا با ساخت آزمایشگاهی سیستم مذکور میزان تولید هیدروژن توسط الکترولیزر و میزان تولید توان توسط پیل سوختی بررسی شد. بیشترین میزان هیدروژن تولیدی توسط این سیستم در هر ساعت به طور متوسط 304 میلی‌لیتر بود. در نتیجه میزان توان تولیدی توسط پیل سوختی 1008 میلی‌وات محاسبه شد. از سویی سیستم هیبریدی مذکور ظرفیت توربین بادی را به میزان 1.8 % افزایش داد. همچنین میزان توان خروجی الکترولیزر حدود 50% و میزان توان تولیدی پیل سوختی در حالت ماکزیمم 6.7 % خروجی الکترولیزر محاسبه گردید. با در نظر گرفتن این دو مقدار، میزان توان تولیدی پیل سوختی نسبت به توان خروجی از توربین بادی 1 به 30 به دست آمد. در ادامه سیستم هیبریدی ساخته شده برای تامین برق 205 خانوار مدل شد و مطالعه موردی برای سیستم مورد نظر در منطقه کوهین انجام شد. مطالعه موردی ونیز تحقیقات آزمایشگاهی برای سیستم هیبریدی مذکور برای اولین بار در ایران صورت گرفته است. https://mme.modares.ac.ir/article_9583_88ed1c065719496c24b45a72994a3283.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Identification of flow patterns maps for counter-current Two-phase flow in large diameter tubes تعیین و ارائه نقشه الگوهای جریان دو-فازی غیر- همسو در لوله‌های عمودی بزرگ مقیاس 433 444 9584 FA محسن زارعی دانشجوی کارشناسی ارشد محمدرضا انصاری دانشیار دانشگاه تربیت مدرس پیمان رستمی دانشجوی کارشناسی ارشد Journal Article 1970 01 01 In this research, counter-current two phase flow is investigated adiabatically in vertical Plexiglas tubes with internal diameters of 60 mm, 80 mm and 110 mm. All of tubes have the same height of 2 m. So far, there have been few studies on counter-current flows in large diameter tubes. Water and air flow downward and upward through the tubes, respectively. Superficial velocities of air and water ranges are 1.77-7.17 m/s and 0.05-0.11 m/s for 60 mm tube, 0.99-4.03 m/s and 0.03-0.09 m/s for 80 mm tube and 0.55-2.26 m/s and 0.01-0.05 m/s for 110 mm tube. In addition to reverse flow, other main regimes can be observed as slug, churn and annular in the tubes. Our efforts in drawing the flow patterns map were aimed at minimizing uncertainties at the boundaries. Based on the obtained experimental results, slug and annular regimes gradually comprise smaller regions of the flow map as the tube diameter increases. However, churn regime contains larger area of the flow pattern maps. Moreover, Kelvin – Helmholtz instability is observed in tubes and experimental and analytical results represent appropriate consequent in comparison. Eventually, validation of experimental flow patterns map accomplished by theoretical results. در پژوهش پیش رو، جریان دو‌فازی غیر همسو در لوله‌های عمودی از جنس اکریلیک شفاف با قطرهای داخلی mm 60، mm 80 و mm 110 و ارتفاع‌های یکسان m 2 در شرایط آدیاباتیک بررسی شده‌اند. تا کنون تعداد کمی از پژوهش‌های صورت گرفته در حیطه جریان‌های غیر همسو در لوله‌های با قطر بزرگ مقیاس انجام شده است. هوا از پایین به بالا و آب از بالا به پایین جریان دارد. محدوده سرعت‌های ظاهری هوا و آب برای لوله mm 60 به ترتیب m/s 1.77-7.17 و m/s 0.05-0.11، برای لوله mm 80 به ترتیب m/s 4.03-0.99 و m/s 0.09-0.03 و برای لوله mm 110 به ترتیب m/s 2.26-0.55 و m/s 0.05-0.01 است. در کار حاضر علاوه بر جریان برگشتی، از رژیم‌های لخته‌ای، متلاطم و حلقوی می‌توان به‌عنوان رژیم‌های اصلی مشاهده شده در لوله‌ها نام برد. تلاش بر این بوده است که در ترسیم نقشه الگوهای جریان، عدم قطعیت تعیین مرزها به حداقل رسیده باشد. طبق آزمایش‌های صورت گرفته نتایج نشان می دهد با افزایش قطر لوله‌، رژیم‌های لخته‌ای و حلقوی به تدریج محدوده‌های کوچک‌تری را در بر می‌گیرند اما رژیم متلاطم محدوده قابل توجهی از نقشه الگوهای جریان را به خود اختصاص می‌دهد. همچنین در مشاهدات صورت گرفته، نمونه هایی از ناپایداری کلوین – هلمهولتز در لوله‌ها مشاهده شد. مقایسه نتایج تجربی و تحلیلی این ناپایداری از توافق خوبی برخوردار است. در انتها نیز صحت سنجی نقشه الگوهای به‌دست آمده تحت آزمایش‌های صورت گرفته، با نتایج تحلیلی صورت گرفت. https://mme.modares.ac.ir/article_9584_130214d369d555e15e6b1621771809ad.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Experimental and numerical analysis of ratcheting in thin Aluminum alloy 2024-T3 plate in low cycle loading تحلیل تجربی و عددی انباشت کرنش پلاستیک در ورق آلیاژ آلومینیوم2024-T3با ضخامت کم در بارگذاری کم چرخه 445 454 9585 FA الیاس عبداللهی دانشجوی دکترا دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز تاج‌بخش نوید چاخرلو هیئت علمی دانشگاه Journal Article 1970 01 01 Accumulation of plastic strain during cyclic loading is one of the main reasons for fatigue failure. In order to predict the fatigue life of plates, it is necessary to calculate the accumulated plastic strain and the affecting parameters carefully. In this study, a combination of nonlinear isotropic and nonlinear kinematic hardening model (modified Choboche) was implemented in the commercial finite element code of ABAQUS, by using a FORTRAN subroutine to calculate the accumulation of strain in samples made from thin plates of aluminum. In this regard experimental, strain controlled and stress controlled cyclic tests were carried out, and the required coefficients for simulating the hardening behavior of aluminum alloy 2024-T3 were obtained and the accumulation of plastic strain was simulated at different uniaxial loading condition. The comparison of the experimental and the predicted results shows that, the determination of optimal coefficients for combined nonlinear isotropic and nonlinear kinematic hardening model (modified Choboche), has an adequate ability to predict the experimental results. The obtained results also show that, increasing stress amplitude and mean stress increase the strain accumulation. The results from 4 types of cyclic loading indicate that the stress ratio has a direct influence on the strain rate when the maximum applied cyclic load is kept the same, and an increase in stress ratio increases the accumulation of plastic strain. Moreover, the rate of strain accumulation at the first cycles is high while it is reduced by increasing the number of cycles. انباشت کرنش پلاستیک در طول بارگذاری سیکلی یکی از دلایل وقوع واماندگی خستگی می‌باشد. به منظور پیش‌بینی عمر خستگی ورق‌ها، ضروری است انباشت کرنش پلاستیک و همچنین عوامل موثر بر میزان آن در طول بارگذاری‌های سیکلی به دقت محاسبه شود. در این تحقیق با استفاده از ترکیب معیار سخت‌شوندگی ایزوتروپیک غیر‌خطی و سینماتیک غیرخطی شابوش اصلاح شده و افزودن آن به برنامه المان محدود تجاری آباکوس، با استفاده از زیر برنامه نوشته شده در فرترن، میزان انباشت کرنش در نمونه‌های ساخته شده از ورق نازک آلومینیومی مورد بررسی قرار گرفته است. در همین راستا، با انجام آزمایش‌های سیکلی تجربی با کنترل کرنش و همچنین آزمایش‌های سیکلی با کنترل تنش، ضرایب مورد نیاز برای برای شبیه‌سازی رفتار سخت‌شوندگی آلیاژ آلومینیوم 3T -2024 بدست آمده و انباشت کرنش پلاستیک برای حالت‌های مختلف بارگذاری تک محوره شبیه‌سازی شده است. مقایسه نتایج تجربی و نتایج پیش‌بینی شده نشان می‌دهد که در صورت تعیین بهینه مولفه‌های ترکیب معیار سخت‌شوندگی ایزوتروپیک غیرخطی و سینماتیک غیرخطی شابوش اصلاح شده، این مدل توانایی خوبی در پیش‌بینی نتایج تجربی دارد. همچنین نتایج نشان می‌دهد که افزایش دامنه تنش و همین طور تنش میانگین، باعث افزایش میزان انباشت کرنش می‌شود. بررسی نتایج 4 حالت اعمال بار سیکلی نشان می‌دهد که میزان نسبت تنش، تاثیر مستقیم بر نرخ کرنش دارد و در حالتیکه بیشترین مقدار بار اعمالی سیکلی یکسان باشد، افزایش میزان نسبت تنش باعث افزایش انباشت کرنش پلاستیک می‌شود. همچنین نرخ رشد اولیه انباشتگی کرنش زیاد بوده اما با افزایش تعداد سیکل‌ها این مقدار کاهش می‌یابد. https://mme.modares.ac.ir/article_9585_da52dbdb51e5c9b3fcacdc228065d5e0.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Quasi-Normalized Static and Dynamic Analysis of Pulse-Width Pulse-Frequency Modulator in Presence of Input Noise تحلیل شبه بی بعد استاتیکی و دینامیکی مدولاتور پهنا و فرکانس پالس در حضور نویز ورودی 455 466 9586 FA سید حمید جلالی نائینی دانشگاه تربیت مدرس وحید بهلوری دانشجوی دکتری دانشگاه تربیت مدرس Journal Article 1970 01 01 In this paper, the preferred regions of pulse-width pulse-frequency (PWPF) modulator parameters are obtained based on zero-input, static, and dynamic analysis in the presence of sensor noise as an input noise to PWPF modulator. The design parameters are reduced to 3 by using the quasi-normalized equations of PWPF modulator. Therefore, the results are applicable for grouped parameters, regardless of the value of each parameter, separately. Moreover, the computational burden is highly decreased, especially in a statistical analysis. The input noise of the modulator is constructed by a low pass filter driven by a white Gaussian noise. The fuel consumption and number of thruster firings are considered as performance indices. The modulator output frequency is also limited to 50 Hz. The preferred regions of quasi-normalized system are extracted based on eliminating the upper 30% (and 10%) of the plotted graphs for the above-mentioned performance indices. Finally, the preferred regions can simply be viewed in our resulting curves, i.e., normalized hysteresis plotted versus normalized PWPF on-threshold for different values of modulator time constant. Each of these curves is plotted for a specified value of input noise power spectral density. در این مقاله، بازه‌های قابل قبول برای پارامترهای مدولاتور پهنا و فرکانس پالس بر مبنای تحلیل‌های ورودی صفر، استاتیکی و دینامیکی در حضور نویز حسگر بدست می-آید. مدولاتورهای پهنا و فرکانس پالس دارای 5 پارامتر تنظیمی بوده که برای رسیدن به عملکرد مناسب، مقادیر این پارامترها بایستی بطور مناسبی تعیین شود. در این مطالعه، با در نظر گرفتن مدل شبه بی‌بعد، پارامترهای طراحی مدولاتور به 3 پارامتر کاهش می‌یابد. بنابراین، نتایج بازه‌های قابل قبول که فارغ از مقدار هر پارامتر، بر حسب پارامترهای گروه‌بندی شده مستخرج شده، قابل استفاده برای مدولاتور با مقادیر مختلف 5 پارامتر تنظیمی خواهد بود. علاوه بر این، در مدل شبه بی‌بعد، بار محاسباتی، به خصوص در تحلیل‌های آماری، بطور قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌یابد. همچنین نویز حسگر، یک نویز سفید گوسی است که با عبور از یک فیلتر پایین گذر به ورودی مدولاتور اعمال می‌شود. فرکانس خروجی مدولاتور نیز به مقدار 50 هرتز محدود شده است. در تحلیل حاضر، مقدار متوسط مصرف سوخت و دفعات روشن شدن تراستر به عنوان معیار عملکرد در نظر گرفته شده است. روال انتخاب نواحی قابل قبول پارامترها در سیستم شبه بی‌بعد بر مبنای حذف مقدار 30% (و 10%) بالای نمودارهای معیار عملکرد، می‌باشد. نهایتاً نواحی قابل قبول پارامترها به‌صورت نمودارهایی بر حسب پارامترهای بی‌بعد برای آستانه روشن‌شدن و هیسترزیس و پارامتر ثابت زمانی فیلتر ارائه شده است که هر کدام از این نمودارها به‌ازای یک مقدار مشخص برای چگالی طیفی نویز ورودی ترسیم شده است. https://mme.modares.ac.ir/article_9586_07dd4d5a72f5740ef0f035f201951476.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Investigation of blade rotation direction in two in line turbines using Large Eddy Simulation بررسی تاثیر جهت چرخش توربین برای دو توربین باد پشت سرهم به روش شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ 467 478 9587 FA امین الله ویسی دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک، دانشگاه سیستان و بلوچستان محمد حسین شفیعی میم ریاست دانشگاه بزرگمهر قائنات Journal Article 1970 01 01 In this study Large Eddy Simulation method has been employed in order to investigate the effects of blade rotation direction of downstream turbine in two co-rotating and counter-rotating configurations. The acquired results are in good agreement with presented experimental data in literatures. Counter-rotating configuration is used in order to investigate the effect of blade rotation on the efficiency of downstream wind turbine. The results show that the efficiency of downstream wind turbine is increased about 4 percent without any change in wind farm layout and type of wind turbines. The upstream wind turbine absorbed a portion of wind energy. Hence stream wise velocity is decreased and lateral velocities are increased in downstream direction. The flow behind the upstream turbine is rotated in same direction with downstream turbine in a counter-rotating configuration. This is why the efficiency of downstream turbine is increased in a counter-rotating configuration. The results of the present study show that streamwise velocity profile is almost identical in both configurations, while, lateral velocities are changed considerably. In other words, a better efficiency of wind farm could be due to the lateral velocities. Hence, the efficiency of wind farm could be increased by decreasing the distance between two consecutive wind turbines in a counter-rotating configuration. در این مطالعه از روش شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ به منظور بررسی اثرات جهت چرخش توربین باد پایین‌دست در دو پیکربندی جهت چرخش موافق و جهت چرخش مخالف استفاده شده است. نتایج به دست آمده با نتایج تجربی گزارش شده در کارهای گذشته تطابق خوبی دارد. پیکربندی جهت چرخش مخالف به منظور بررسی اثر آن بر بازدهی توربین باد پایین‌دست استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهد بازدهی توربین باد پایین‌دست در پیکربندی جهت چرخش مخالف بدون هیچ تغییری در نوع توربین باد و آرایش مزرعه بادی حدود 4 درصد افزایش می‌یابد. توربین باد بالا‌دست مقداری از انرژی باد را دریافت می‌کند. از این‌رو سرعت در راستای جریان کاهش و در راستاهای جانبی افزایش می‌یابد. جهت چرخش جریان در پشت توربین باد بالا‌دست موافق جهت چرخش توربین باد پایین‌دست در پیکربندی جهت چرخش مخالف می باشد. این موضوع دلیل افزایش بازدهی توربین باد پایین‌دست در یک پیکربندی جهت چرخش مخالف است. نتایج مطالعه حاضر نشان می‌دهد پروفیل سرعت در راستای جریان در ناحیه دنباله برای هر دو پیکر‌بندی جهت چرخش موافق و جهت چرخش مخالف تقریبا یکسان است. در حالی‌که سرعت جانبی تغییرات زیادی دارد. به‌عبارت دیگر بازدهی بهتر مزرعه بادی می‌تواند به خاطر سرعت جانبی باشد. از این‌رو با کاهش فاصله بین دو توربین باد در پیکر‌بندی جهت چرخش مخالف بازدهی توربین باد پایین‌دست افزایش می‌یابد. https://mme.modares.ac.ir/article_9587_68bc9477d0f2c908eed9498bf926d89e.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Updating boring bar's dynamic model using particle swarm optimization به‌روزرسانی مدل دینامیکی ابزار بورینگ با بهره‌گیری از الگوریتم بهینه‌سازی توده ذرات 479 489 9588 FA محسن فلاح دانشجوی دکتری مکانیک در دانشگاه فردوسی مشهد بهنام معتکف ایمانی استاد عضو هیات علمی گروه مکانیک /دانشگاه فردوسی مشهد Journal Article 1970 01 01 The present article deals with analytical modeling of boring bar dynamics as well as identification of unknown parameters for the dynamic model. Experimental modal analysis is utilized to measure the Frequency Response Functions (FRFs) of cutting tool. Using the analytical methods of modal analysis theory, dynamic parameters of boring bar (i.e. natural frequencies, damping ratios and modeshapes) are extracted from curve fitting of experimental FRFs. A new physical configuration is proposed, in order to accurately estimate the dynamic response of boring bar in time/frequency domains. In the proposed dynamic model, boring bar is modeled as an Euler-Bernoulli beam with flexible support and tip mass. The mechanical properties (i.e. modulus of elasticity and density) are considered to be constant along beam length. The flexibility of boring bar's clamping interface is modeled by linear translational/torsional spring elements. Particle Swarm Optimization (PSO) is utilized to identify the unknown parameters of dynamic model. The parameters include translational/rotational clamping stiffness and dimensionless correction factors for boring bar's diameter/tip mass. These parameters directly control the mass/stiffness distribution of proposed dynamic model. The FRFs obtained from updated model of boring bar are compared with experimental FRFs. It is shown that, by optimal selection of unknown parameters, boring bar FRFs can be accurately calculated at any point along its length. Hence, by incorporating the dynamic model of passive/active actuator into the proposed dynamic model, the stability lobes of dampened boring bars can be predicted. در این مقاله به فرآیند مدلسازی و شناسایی پارامترهای مجهول مدل دینامیکی ارائه‌شده برای یک ابزار بورینگ اشاره شده است. ابتدا برای تعیین منحنی‌های پاسخ فرکانسی سیستم، از روش تحلیل مودال تجربی استفاده شده است. سپس با بهره‌گیری از روش‌های محاسباتی رایج در تحلیل مودال تئوری، پارامترهای دینامیکی سیستم (شامل فرکانس‌طبیعی، میرایی مودال و شکل‌مودها) استخراج شده‌اند. در نهایت برای تخمین قابل‌قبول رفتار دینامیکی ابزار بورینگ در حوزه‌های زمان و فرکانس، یک مدل فیزیکی کارآمد ارائه شده است. مجموعه مونتاژی ابزار بورینگ به‌صورت یک تئوری تیر اویلر-برنولی با تکیه‌گاه انعطاف‌پذیر و جرم متمرکز در انتهای آزاد آن مدلسازی شده است. مشخصات تیر شامل مدول الاستیسیته و چگالی، در امتداد طول آن ثابت فرض شده است. انعطاف‌پذیری تکیه‌گاه ابزار توسط دو فنر خطی و دورانی مدلسازی شده است. پارامترهای مجهول مدل دینامیکی با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی توده ذرات شناسایی شده‌اند. این پارامترها شامل سفتی فنرهای خطی و دورانی در تکیه‌گاه ابزار و ضرایب بدون‌بُعد تصحیح قطر و جرم متمرکز هستند. این چهار پارامتر توزیع جرم و سفتی را در مدل فیزیکی ابزار بورینگ کنترل می‌کنند. در نهایت میزان انطباق پاسخ مدل فیزیکی با پاسخ ابزار بورینگ در حوزه فرکانس بررسی شده است. با انتخاب بهینه پارامترهای مجهول مدل فیزیکی، با دقت خوبی می‌توان رفتار دینامیکی ابزار بورینگ را برای تمام نقاط واقع بر طول آن تخمین زد. لذا با اضافه‌کردن مدل دینامیکی عملگر غیرفعال/فعال به مدل دینامیکی ارائه‌شده، می‌توان دالان‌های پایداری را برای فرآیند بورینگ با ابزارمیراشده تخمین زد. https://mme.modares.ac.ir/article_9588_0a66e17d3ccde15bdecb253e7e293294.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 A New Approach to Improve of Accuracy in Simultaneous Localization and Mapping by Using Relative Map رویکردی جدید در بهبود دقت مکانیابی و نقشه‌سازی همزمان با استفاده از نقشه نسبی 490 500 9589 FA سید فرزاد بحرینیان دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه صنعتی اصفهان مازیار پالهنگ دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه صنعتی اصفهان محمدرضا تابان دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه صنعتی اصفهان Journal Article 1970 01 01 In this paper, by introducing of development of two approaches based on the relative map filter (RMF); it has been tried to improve simultaneous localization and mapping (SLAM). The implementation of Extended Kalman Filter SLAM (EKF-SLAM) in large environments is not practical due to large volume of calculations. On the other hand, the observation and motion models of many robots are nonlinear and these cause the divergence of EKF-SLAM. The basis of RMF is relative distances between landmarks; therefore its equations are independent from the robot motion model. Also, the robot observation model can be linearly defined and its convergence is guaranteed. Despite these features, the relative filter proposed methods are faced with the problem of ambiguity in absolute positioning of robot and landmarks. In this article, ILPE (Improved Lowest Position Estimation) and IMVPE (Improved Minimum Variance Position Estimation) methods are introduced. In these methods, the ambiguity problem in localization and mapping of robot and landmarks are solved by sequential switching between absolute and relative spaces. The calculation volume of these methods does not depend on the number of landmarks and depends on the average number of landmarks observed in each scan of the robot. In this paper, the equations and the required algorithm to find the position of landmarks and robot are presented. Moreover by simulation, the performance and efficiency of the proposed methods are discussed in comparison with the previous methods including EKF-SLAM. در این مقاله با پیشنهاد توسعه دو رویکرد در نقشه نسبی، مکان‌یابی و نقشه‌سازی همزمان (مونه) بهبود داده می‌شود. پیاده‌سازی مونه مبتنی بر فیلتر کالمن توسعه یافته در محیط‌های بزرگ بواسطه حجم زیاد محاسبات امکان پذیر نیست. از طرف دیگرچون مدل حرکت و مشاهده رباتها معمولاً غیر‌خطی می‌باشد، باعث واگرایی مونه با تخمینگر کالمن می‌گردد. درتخمینگر نسبی چون تنها به فاصله نسبی بین نشانه‌ها توجه می‌شود معادلات آن به مدل حرکتی ربات وابسته نبوده و از طرف دیگر می‌توان مدل مشاهده را نیز بصورت خطی تعریف نمود و در نتیجه همگرایی آن قابل اثبات است؛ اما روشهای ارائه شده مبتنی ‌بر تخمینگر نسبی دارای مشکل اساسی ابهام در تعیین موقعیت مطلق ربات و نشانه‌ها می‌باشند. در این مقاله با ارائه الگوریتم‌های تخمین موقعیت با کمترین خطای بهبود یافته (ILPE) و همچنین تخمین موقعیت با واریانس کمینه بهبود یافته (IMVPE) روشی موثرتر برای مونه بر اساس تخمینگر نسبی ارائه شده است که با سوئیچ متوالی بین فضای نسبی و مطلق، مشکل ابهام در تعیین موقعیت مطلق نشانه‌ها و ربات درآن بر طرف شده است. حجم محاسبات این روشها‌ به تعداد نشانه‌ها در محیط وابسته نبوده و متناسب با متوسط نشانه‌های مشاهده شده در هر پیمایش ربات از محیط می‌باشد. در این مقاله معادلات و الگوریتم لازم برای یافتن موقعیت ربات و نشانه‌ها ارائه گردیده و در ضمن توسط شبیه‌سازی کارآیی روش‌های پیشنهادی در مقایسه با روش‌های قبلی و همچنین مونه مبتنی برکالمن توسعه یافته بررسی شده است. https://mme.modares.ac.ir/article_9589_2fa6cb0776995363c2a2ae7d57ac3845.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Experimental study on corrosion behavior of multi-layered sheet metals after laser forming مطالعه‌ی تجربی رفتار خوردگی ورق‌های چندلایه‌ی فلزی بعد از شکل‌دهی توسط لیزر 501 508 9590 FA حامد دلفان اباذری کارشناس ارشد/دانشگاه بیرجند محمد حسین پور گللو دانشیار/دانشگاه تربیت دبیر شهید رجائی سیدمحمدحسین سیدکاشی استادیار دانشگاه بیرجند 0000-0002-1544-0733 Journal Article 1970 01 01 Nowadays, multilayered sheet metals are used in order to achieve a wide range of favorite mechanical, physical, thermal and electrical properties. The laser beam passage over the sheet creates extreme temperature changes which can lead to a change in chemical properties and microstructures. Due to the wide application of these materials in chemical and corrosive environments, corrosion tests were carried out on two-layered SUS304L/copper C11000 and three-layered SUS430/copper C11000/steel SUS430 sheets subjected to various laser passes. Ytterbium fiber laser is used and the governor mechanism during the process is TGM. The changes of microstructures were revealed by metallography. Corrosion resistance of steel layer in three-layered sheet subjected to laser was dropped due to the martensite and oriented ferrite grain size reduction in HAZ. There is no change in microstructure and corrosion behavior of copper layer and the second steel layer due to the HAZ low penetration depth. There is no change in microstructure and corrosion behavior of steel layer in two layered sheet due to the austenitic microstructure. Penetration depth of HAZ in two-layered sheet is limited to a small part of its steel cross section. So, there is no change in microstructure and corrosion behavior of copper, and corrosion is the same all over the copper layer in all specimens. امروزه از ورق‌های چندلایه‌ی فلزی به منظور دستیابی به گستره‌ی وسیعی از خواص مکانیکی، فیزیکی، حرارتی و الکتریکی استفاده می‌شود. عبور پرتوی لیزر تغییرات دمایی شدیدی در ماده ایجاد می‌کند که می‌تواند منجر به تغییر خواص شیمیایی و ریزساختار آن شود. با توجه به کاربرد بسیار این مواد در محیط‌های شیمیایی و خورنده، جهت بررسی نحوه‌ی این تغییرات در این پژوهش، آزمون خوردگی بر روی ورق دولایه‌ی فولاد SUS304L/مس C11000 و سه‌لایه‌ی فولاد SUS430/مس C11000/فولاد SUS430 که در معرض لیزر با تعداد دفعات عبور مختلف قرارگرفته‌اند، انجام‌شده است. لیزر مورداستفاده از نوع فایبر ایتربیوم و سازوکار حاکم بر فرآیند، شیب دمایی است. نحوه‌ی تغییر ریزساختار توسط متالوگرافی آشکار گردیده است. با عبور پرتوی لیزر از روی ورق سه‌لایه، مقاومت خوردگی سطحی که لیزر از آن عبور کرده است به دلیل کوچک شدن اندازه‌ی دانهی فازهای مارتنزیت و فریت جهت‌دار در ناحیه‌ی متأثر از حرارت فولاد SUS430 کاهش‌یافته است. در لایه‌ی مس و لایه‌ی دیگر فولاد به دلیل عمق نفوذ کوچک ناحیه‌ی متأثر از حرارت در ورق سه‌لایه، تغییری در ریزساختار و مقاومت خوردگی مشاهده نشده است. عبور پرتوی لیزر از روی ورق دولایه به دلیل وجود ریزساختار شامل آستنیت در فولاد SUS304L تغییری در مقاومت خوردگی و ریزساختار آن ایجاد نکرده است. عمق نفوذ ناحیه‌ی متأثر از حرارت در ورق دولایه تنها به بخش کوچکی از لایه‌ی فولاد محدود می‌شود؛ بنابراین در مس تغییر ریزساختار و به طبع آن تغییر مقاومت خوردگی ایجاد نشده است و خوردگی در سراسر لایه‌ی مس تمامی نمونه‌ها یکسان است. https://mme.modares.ac.ir/article_9590_811be42d722f824eb6cb90ab95ef9e21.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 NREL 5-MW wind turbine power improvement by DBD plasma actuator اثر عملگر کنترل جریان پلاسما در بهبود عملکرد آیرودینامیکی روتور توربین باد مگاواتی 509 517 9591 FA عباس ابراهیمی استادیار دانشکده مهندسی هوافضای دانشگاه شریف محمدرضا موحدی دانشگاه شریف Journal Article 1970 01 01 In this paper, boundary layer control technique is investigated on the NREL-5MW offshore baseline wind turbine blade with numerical simulation of linear DBD plasma actuator in a three-dimensional manner. This wind turbine uses pitch control system to adjust its generated power above its rated speed; but below that the controller is not in function. In the current study, operating condition is set such that the control system is off. Plasma actuator consists of two electrode and dielectric material. One of these electrodes is connected with the air and the other one is encapsulated with the dielectric material. When the necessary high-level AC voltage is applied to electrodes, electric field forms around the actuator and an induced wall jet forms with the ionization of the air around the actuator. Electrostatic model is applied to simulate the effects of plasma actuator and the resulted body force is inserted into flow momentum equations. In the present study, three different control cases are studied. Results show that in all cases, using this actuator leads to improvement of the velocity profile in controlled section, which influences on pressure distribution and results in rotor torque increment. Finally, increasing in torque leads to grows in produced power of the wind turbine. The most increment in output power occurs, when the actuator installed near the root of the blade in the spanwise direction and before low-speed region in the chordwise direction. در این پژوهش، امکان استفاده از عملگر پلاسما به‌عنوان ابزاری برای کنترل جریان روی پره‌ی روتور توربین باد محور افقی مگاواتی و افزایش توان خروجی آن بررسی شده-است. برای این‌کار، روتور توربین باد 5 مگاواتی مرجعِ ان.آر.ای.ال. انتخاب و عملگر پلاسمای دی‌.بی‌.دی. خطی در چند حالت مختلف، در نزدیکی ریشه و نوک پره، قرارداده شده‌است. توربین باد موردنظر، از روش کنترل گام پره در سرعت‌های بادِ بالاتر از سرعت نامی توربین برای ثابت نگه‌داشتن توان خروجی استفاده می‌کند و در سرعت‌های باد پایین‌تر، این سامانه غیرفعال است. در این پژوهش شرایط عملکردی بررسی‌شده برای توربین در سرعتی کمتر از سرعت نامی است که سامانه کنترل گام پره غیرفعال است. عملگر پلاسمای دی‌.بی‌.دی از دو الکترود و ماده دی‌الکتریک مابین آنها تشکیل شده که با اعمال ولتاژی به اندازه کافی بزرگ به الکترودها، میدان الکتریکی در اطراف عملگر شکل می‌گیرد و با یونیزه‌کردن هوای اطراف، جتِ جریانی در نزدیک دیواره در اثر میدان الکتریکی القا می‌کند. اعتبارسنجی برای شبیه‌سازی اثر عملگر پلاسما و جریان روی پره روتور انجام‌شده و با نتایج مراجع مقایسه شده‌است. نتایج نشان می‌دهد در تمامی حالت‌های مختلف قراردادن عملگر پلاسما روی پره، الگوی جریان در قسمت کنترل‌شده بهبود یافته که منجربه بهبود توزیع فشار و درنتیجه افزایش گشتاور آیرودینامیکی و توان خروجی توربین ‌شده‌است. بیشترین میزان افزایش توان خروجی در حالتی رخ‌داده است که عملگر در راستای دهانه پره در نزدیکی ریشه و در راستای وتر پره قبل از ناحیه کم‌سرعت روی سطح بالایی مقطع پره نصب شده‌است. https://mme.modares.ac.ir/article_9591_a6d8ecc0b8747fb7c28e0d64c7dfcbe8.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Experimental measurement of the dynamic viscosity of hybrid engine oil -Cuo-MWCNT nanofluid and development of a practical viscosity correlation اندازه‌گیری آزمایشگاهی لزجت دینامیکی نانوسیال هیبریدی روغن روانکار موتور- نانولوله‌کربنی چند جداره- اکسیدمس و ارائه نتایج به‌صورت یک رابطه‌ کاربردی 518 524 9592 FA علیرضا آقایی دانشجوی دکترا- دانشگاه کاشان 0000-0002-9973-8069 حسین خراسانی زاده دانشیار دانشگاه کاشان قنبرعلی شیخ زاده دانشیار- دانشگاه کاشان Journal Article 1970 01 01 In this experimental study dynamic viscosity of hybrid engine oil (5w-50)-Cuo-MWCNT nanofluid for volume fractions of 0.05, 0.1, 0.25, 0.5, 0.75 and 1 percent of nanoparticles for temperatures of 5, 15, 25, 35, 45, 55 °C has been measured. This hybrid nanofluid has been prepared utilizing the two steps method. For viscosity measurement, the Brookfield viscometer has been used. The experimental measurments indicate that by increasing volume fraction of nanoparticles the viscosity increases; also by increasing the temperature the viscosity decreases. Based on the experimental results the maximum and minimum viscosity increases with volume fraction increase from 0.05 to 1 at a constant tempearture are 35.52 and 12.92 percent, respectively, relating to 55 and 15 °C. Measurement of the nanofluid viscosity with different volume fractions, shear rates and tempeartures indicate its Newtonian behavior. A new temperature and volume fraction dependent viscosity correlation, developed in this study to be used in numerical simulations, shows very good agreement with experimental results. در این تحقیق لزجت دینامیکی نانوسیال هیبریدی روغن روانکار موتور (روغن 5w-50)- نانولوله کربنی چند جداره- اکسیدمس در کسر حجمی‌های 0.05، 0.1، 0.25، 0.5، 0.75 و 1 درصد از نانوذرات و در دما‌های 5، 15، 25، 35، 45 و 55 درجه سلسیوس اندازه‌گیری شده است. این نانوسیال هیبریدی با روش دو مرحله‌ای ساخت شده و برای اندازه‌گیری‌های لزجت از دستگاه ویسکومتر بروکفیلد ساخت کشور امریکا استفاده شده است. مقادیر آزمایشگاهی به‌دست آمده نشان می‌دهد که با افزایش کسر حجمی نانوذرات لزجت افزایش یافته و همچنین با زیاد شدن دما لزجت کاهش می‌یابد. بر اساس داده‌های آزمایشگاهی بیشترین و کمترین افزایش در لزجت نانوسیال در یک دمای ثابت با افزایش کسرحجمی نانوذرات از 0.05 تا 1 به‌ترتیب 35.52 و 12.92 درصد است که به ترتیب در دماهای 55 و 15 درجه سلسیوس رخ می‌دهد. با توجه به اهمیت وجود لزجت بالاتر روغن موتور در دماهای بالاتر این نتیجه بسیار مهم است. مقادیر اندازه‌گیری شده لزجت این نانوسیال درنرخ برش‌ها و دماهای مختلف، نشان می‌دهد که رفتار آن نیوتنی است. با استفاده از نتایج به‌دستآمده و به‌منظور محاسبه و تخمین لزجت نانوسیال در شبیه‌سازی‌ها یک رابطه کاربردی وابسته به دما و کسر حجمی توسعه داده شده است، که تطبیق بسیار خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارد. https://mme.modares.ac.ir/article_9592_b538f279cb2ca36268b23f557a831508.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Combined production of distillated water and cooling by application of Supercritical carbon dioxide refrigeration in multi-effect-desalination systems تولید همزمان آب و سرما با به‌کارگیری سیستم تبرید فوق بحرانی‌دی‌اکسید‌کربن در آب شیرین‌کن‌های تقطیر چند مرحله‌ای 525 533 9593 FA آیدا فارسی مهندسی انرژی‌های تجدید پذیر ، ، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته کرمان مهران عامری دانشگاه شهید باهنر، کرمان سید محمد حجت محمدی پژوهشگاه علوم و تکنولوژی پیشرفته و علوم محیطی، پژوهشکده انرژی،دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان Journal Article 1970 01 01 Supercritical carbon dioxide refrigeration is a proposed system to provide extremely low temperatures. The waste heat from the gas-cooler is noticeable. So, it can be used as a promising heat source in other systems like multi-effect-desalination system (MED), in order to provide cooling and fresh water, simultaneously; as well as reduction of power consumption. In this paper, the energy analysis and comparison of two novel combined systems are carried out. The combined systems consist of CO2 refrigeration system and two MED's models, the Boosted model and the water preheaters (PH) model. The effect of operating parameters such as evaporator temperature, ambient temperature and compressor outlet pressure on system performances are studied. Results showed that for both combined systems, by decreasing the evaporator temperature or increasing the ambient temperature, the coefficient of performance (COP) and the distilled water flow rate, decreases and increases, respectively. On the other hand, increasing the compressor outlet pressure would increase COP and decrease distilled water flow rate up to an optimum point. Also, MED-Boosted could produce more fresh water compared to MED-PH. In order to decrease the power consumption of the combined system two methods are presented. In two compressors method the COP enhances 6.2% compared to the base system (consists of one compressor and an expansion valve). However, the produced fresh water would be reduced by 60%. On the other hand, the expander method could improve the COP by 23.4%, compared to the base system, while the amount of distillated water decreases less than 8%. یک سیستم طراحی شده برای سرمایش تا دماهای بسیار پایین، سیستم تبرید تراکمی فوق‌ بحرانی دی‌‌اکسید‌کربن است. حرارت دورریز از این سیستم‌ مقدار قابل توجهی است که انگیزه‌ای برای بازیابی و استفاده از این حرارت اتلافی در سایر سیستم‌ها از جمله منبع حرارتی آب شیرین‌کن تقطیر چند مرحله‌ای، ‌به منظور تولید همزمان آب و سرما و نیز کاهش مصرف انرژی است. در این پژوهش آنالیز انرژی و مقایسه‌ی دو سیستم ترکیبی نوین، شامل سیستم تبرید دی‌اکسید‌کربن فوق بحرانی و دو مدل آب شیرین‌کن تقطیر چند مرحله‌ای، شامل موازی ارتقا‌ یافته و موازی به همراه پیش‌ گرم‌کن آب، انجام شده‌است. اثر پارامترهای مهم بر ضریب عملکرد سیستم تبرید و میزان آب شیرین تولیدی بررسی شده‌است. نتایج نشان داد در هر دو سیستم، با کاهش دمای اواپراتور یا افزایش دمای محیط، ضریب عملکرد سیستم تبرید کاهش و میزان آب شیرین شده افزایش می‌یابد. همچنین، با افزایش فشار خروجی کمپرسور تا رسیدن به نقطه‌ی بهینه‌، افزایش ضریب عملکرد و کاهش میزان آب شیرین شده مشاهده می‌گردد. نیز می‌توان گفت که مدل آب شیرین‌کن تقویت‌یافته توانایی تولید آب شیرین بیشتری نسبت به مدل پیش گرم‌کن دارد. به منظور بهبود عملکرد سیستم ترکیبی و کاهش انرژی مصرفی، دو روش استفاده از کمپرسور دو مرحله‌ای و منبسط ‌کننده مورد بررسی قرار گرفته‌است. در روش کمپرسور دو مرحله‌ای گرچه ضریب عملکرد 6.2% نسبت به سیستم پایه افزایش می‌یابد اما دبی آب شیرین‌شده 60% کاهش می‌یابد. در حالی که در روش بکارگیری منبسط کننده، ضریب عملکرد 23.5% افزایش می‌یابد و دبی آب شیرین‌شده کمتر از 8% کاهش می‌یابد. https://mme.modares.ac.ir/article_9593_fd11043c50c15f9e700a52b3f00136f8.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Performance comparsion of different configuration of steam and organic rankin cycle with parabolic trough solar collector مقایسه عملکرد پیکره بندیهای مختلف سیکل ترکیبی رانکین بخار و آلی از منظر اگزرژی با محرک کلکتور سهموی خطی 534 544 9594 FA کورش جواهرده دانشیار و عضو هیئت علمی گروه مکانیک- دانشکده فنی- دانشگاه گیلان ریحانه ربیعی دانشجوی کارشناسی ارشد- پردیس دانشگاهی دانشگاه گیلان محمد ذوقی فارغ التحصیل کارشناسی ارشد-دانشگاه گیلان Journal Article 1970 01 01 Considering the daily increase of consumption and expense of nonrenewable energies such as natural gas and electricity, application of clean and renewable energies such as solar thermal energy nowadays has been highly taken into consideration. In this research, at first, simple steam Rankine cycle and two different configurations of combined steam and organic Rankine cycles with parabolic trough solar collector as heat source are simulated from energetic and exergetic point of view. First configuration was basic steam rankine cycle with parabolic trough solar collector (PTSC) as heat source, and other configurations of the combined cycle worked as follows: In the second configuration (combined cycle with intermediate heat exchanger), with the increase of steam condenser pressure, heat dissipation in condenser is used as heat source for bottoming organic Rankine cycle and in the third configuration (combined cycle without intermediate heat exchanger), reduced-temperature solar fluid moving output of steam rankine cycle acted as the organic Rankine cycle heat source. Simulation results in the basic input state show that third configuration has the maximum amount of work and irreversibility and second configuration has the minimum amount of work and irreversibility which in this case, increase in the steam cycle condenser pressure leads to the reduction of work of combined cycle with intermediate heat exchanger, even lower than the simple steam cycle. On the other hand, second configuration has the maximum solar energy and exergy efficiency among three configurations which is due to the reduction of collector area required in this configuration. با توجه به افزایش روزافزون مصرف و هزینه انرژی‌های تجدید ناپذیر مانند گازطبیعی و الکتریسیته، استفاده از انرژی‌های پاک و تجدیدپذیر مانند انرژی گرمایی خورشید، امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق، ابتدا سیکل رانکین بخار ساده و دو پیکره‌بندی مختلف سیکل ترکیبی رانکین بخار و رانکین آلی با محرک کلکتور خورشیدی سهموی خطی، از منظر انرژی و اگزرژی شبیه‌سازی گردیده است. پیکره‌بندی اول، سیکل بخار ساده با محرک کلکتور سهمی خطی بوده و دو پیکره‌بندی سیکل ترکیبی به این شکل عمل می‌کنند که در پیکره‌بندی دوم (سیکل ترکیبی با مبدل واسطه)، با افزایش فشار کندانسور بخار، از دفع گرما در آن به عنوان محرک دما پایین سیکل رانکین آلی استفاده می‌شود و در پیکره‌بندی سوم (سیکل ترکیبی بدون مبدل واسطه)، از سیال محرک خورشیدی کاهش دما یافته خروجی از اواپراتور سیکل بخار، به عنوان محرک سیکل رانکین آلی استفاده می‌شود. نتایج شبیه‌سازی در حالت ورودی پایه نشان می‌دهد که پیکره بندی سوم بیشترین مقدار کار و بازگشت ناپذیری و پیکره بندی دوم کمترین کار و بازگشت ناپذیری را دارا‌ است که در این حالت افزایش فشار کندانسور سیکل بخار باعث می‌گردد که کار سیکل ترکیبی با مبدل واسطه از کار سیکل بخار ساده نیز کمتر گردد. از سوی دیگر پیکره بندی دوم بیشترین مقدار بازده انرژی و اگزرژی خورشیدی را در میان سه پیکره بندی دارا می‌باشد که این مورد به دلیل کاهش مساحت کلکتور مورد نیاز در این پیکره بندی است https://mme.modares.ac.ir/article_9594_2dfbd2f04b3ac1f6441719a9f1f40f38.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 The effects of nanoparticles in the subcooled boiling flow in the channels with different cross-sectional area and same hydraulic diameter تاثیر افزودن نانوذرات به جریان جوشش مادون سرد در کانال‌هایی با سطح مقطع متفاوت و با قطر هیدرولیکی یکسان 545 554 9595 FA حسن علیمرادی دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی مهرزاد شمس دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی زیبا ولی زاده دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی Journal Article 1970 01 01 In this research, subcooled flow boiling of water and water-based nanofluid in the different channels cross sections with the same hydraulic diameter is simulated. The subcooled flow boiling of water in the channels is studied by Euler – Euler model. The results of this part was matched with the experimental data very well. To study the effects of nanoparticles in the subcooled boiling flow, copper oxide nanoparticles with 40 nm in diameter were injected at the inlet to the flow. The nanofluid subcooled boiling is simulated by considering three phases, liquid, vapor and nanoparticles. The water and vapor interaction is simulated by Euler-Euler approach; and the motion of nanoparticles in the continuous fluid is modeled by Euler – Lagrange model. Water, vapor and nanoparticles were considered continuous fluid, dispersed fluid and dispersed solid, respectively. After model validation, boiling of nanofluids was modeling in different channels. Volume fraction and temperature variations is obtained along the channels. The results showed that, at low concentrations of nanoparticles (0.001 kg/s) rectangular channels and at higher concentrations (0.005 kg/s) square channels have the greatest changes in vapor volume fraction compared to pure water boiling. در این پژوهش، به مدل‌سازی جریان جوشش مادون سرد آب و نانوسیال با سیال پایه آب در کانال‌هایی با سطح مقطع متفاوت با قطر هیدرولیکی یکسان پرداخته شده است. در ابتدا جوشش مادون سرد سیال خالص در کانال ها با استفاده از دیدگاه اویلر - اویلر بررسی شد. نتایج حاصل از این قسمت با داده های آزمایشگاهی تطابق بسیار خوبی داشتند. در ادامه تأثیر نانوذرات بر جریان جوشش مادون سرد دراین کانال ها مورد مطالعه قرار گرفت. نانوذرات اکسید مس با قطر 40 نانومتر در ورودی به این جریان تزریق شد. جوشش نانوسیال با درنظر گرفتن سه فاز مایع، بخار و نانوذرات جامد مدل‌سازی شد. برهم کنش فاز مایع و بخار با استفاده از دیدگاه اویلر- اویلر مورد مطالعه قرار گرفت. برای بررسی حرکت نانوذرات در سیال پیوسته از دیدگاه اویلر – لاگرانژ استفاده شد. آب، بخار و نانوذرات به ترتیب سیال پیوسته، سیال پراکنده و جامد پراکنده در نظر گرفته شدند. بعد اعتبارسنجی مدل حاضر، جوشش نانوسیال در کانال‌های مختلف مدل سازی شد. تغییرات کسر حجمی و دما به عنوان دو پارامتر مهم در طول کانال‌ها به دست آمد. طبق نتایج به دست آمده مشخص شد، در غلظت‌های کم نانوذرات (Kg/s 0.001)کانالی با مقطع مستطیلی دارای بیش‌ترین تغییرات کسر حجمی بخار نسبت به جوشش سیال خالص و در غلظت‌های بیش‌تر (0.005 Kg/s)کانالی با مقطع مربعی شکل بیش‌ترین تغییرات را از آن خود کرده‌اند. https://mme.modares.ac.ir/article_9595_2990cb071c6413d6cde1512f6474506a.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 3D Finite element simulation of micro-milling process of titanium alloy شبیه سازی سه بعدی اجزای محدود فرایند میکروفرزکاری آلیاژ تیتانیوم 555 561 9596 FA حامد رضایی شرکت مجتمع گاز پارس جنوبی محمد حسین صادقی هیئت علمی دانشگاه تربیت مدرس Journal Article 1970 01 01 Nowadays, emerging more advanced computer systems made it possible to simulate and model complex problems even with higher accuracy. Regarding lower time and cost, the use of simulations instead of physical experiments is increasingly considered as an alternative method in the analysis and optimization of process performance. The importance of such methods becomes more significant when talking about micro-processes, since there are lots of difficulties in experimental measurements as a results of scaling problems by scaling down from macro to micro. In this study, a 3D model is developed using Deform-3D software for prediction of micromilling process behavior. Effects of cutting parameters on such characteristics as cutting forces, temperature distribution and tool wear are investigated. To check the validity of the model, force results of simulation are compared with the measured ones. A high level of correlation exists between the obtained simulation and measured results which shows that the 3D developed model has good capability to predict process behavior. امروزه با ظهور سیستم های کامپیوتری پیشرفته تر، امکان شبیه سازی و مدل کردن مسایل بسیار پیچیده با دقت های بالاتر میسر گردیده و از این رو استفاده از شبیه سازی های نرم افزاری بعنوان روشی جایگزین بجای آزمایش های فیزیکی در تحلیل و بهینه سازی عملکرد فرایندها با رویکرد کاهش هزینه و زمان مصرفی، بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. بکارگیری این روش ها در مورد میکروفرایندها که مشکلات اندازه گیری های تجربی بعلت کاهش مقیاس از ماکرو به میکرو بیشتر می شود، اهمیت بسزایی یافته است. در این تحقیق از یک مدل سه بعدی برای شبیه سازی فرایند میکروفرزکاری در نرم افزار دیفرم استفاده شده است. اثر پارامترهای برشی بر مشخصه هایی از فرایند نظیر نیروی برش، دما و سایش ابزار مورد ارزیابی قرار گرفت. برای اعتبارسنجی مدل از نتایج نیرویی اندازه گیری شده به روش تجربی استفاده شد که مطابقت بسیار زیادی بین نتایج شبیه سازی و تجربی مشاهده گردید. نتایج نشان از قابلیت بالای مدل تهیه شده در پیش بینی رفتار فرایند داشته است. https://mme.modares.ac.ir/article_9596_d0b4e54ddd9f0982db522becb8041071.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 A numerical study on the flame structure and stability of non-premixed methane-air and methane-oxygen turbulent tubular flame مطالعه عددی ساختار و پایداری احتراق متان-هوا و متان-اکسیژن در یک شعله لوله‌ای غیر پیش‌آمیخته و مغشوش 562 570 9597 FA مهدی بردبار دانشجوی کارشناسی ارشد / دانشگاه تربیت مدرس هادی پاسدار شهری دانشگاه تربیت مدرس Journal Article 1970 01 01 Recently, tubular flames are considered due to their advantageous in geometry of the flame. The major importance of tubular flame is its uniform temperature distribution. Therefore, it may reduce thermal fluctuations along the combustion chamber. In this paper, a non-premixed tubular flame is simulated numerically under various operational conditions. A solver is developed in openFOAM and numerical results are validated against the experimental measurements. Also, temperature distribution and concentration of major species of the flame in the middle of the burner are investigated and compared using global and DRM22 as chemical kinetics. In addition, stability of the flame in air presence as oxidizer has been studied. Results show that by increasing oxygen mole fraction in oxidizer, the equivalence ratio of the steady tubular flame region decreases and the flame will be established uniformly in equivalence ratio near the extinction limit. If pure oxygen is used as oxidizer, flame temperature will be increase strongly and tubular flame can be stable for equivalence ratio between 0.1 and 0.2. Thereupon carbon dioxide from the flue gases is added to the oxidizer to control the flame temperature changes. Establishment of steady tubular flame in presence of carbon dioxide is simulated too. Results show that by decreasing oxygen mole fraction, the equivalence ratio of the steady tubular flame region increases and the stability zone becomes wider در دهه اخیر، شعله‌های لوله‌‎ای به دلیل هندسه خاص، مورد توجه قرار گرفته‌اند. مزیت بزرگ شعله‌های لوله‌ای نسبت به سایر شعله‌ها، توزیع یکنواخت دما است. در نتیجه تشکیل نوسانات حرارتی در محفظه احتراق کاهش می‌یابد. در این مقاله یک شعله لوله‌ای غیر پیش‌آمیخته تحت شرایط عملکردی مختلف به صورت عددی شبیه‌سازی شده است. برای شبیه‌سازی عددی حلگری در نرم‌افزار متن باز اپن‏فوم توسعه داده شده و نتایج عددی به دست آمده با داده‌های تجربی موجود مقایسه شده است. حل عددی و داده‌های تجربی از مطابقت خوبی برخوردار است. همچنین، توزیع دما و غلظت گونه‌های مهم احتراق در میانه محفظه احتراق به کمک دو سینتیک یک مرحله‌ای و DRM22 مقایسه شده و پایداری شعله در شرایط عملکردی مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که زمانی که احتراق در حضور هوا انجام پذیرد، با افزایش کسر مولی اکسیژن، ناحیه پایداری شعله باریک شده و شعله در نسبت‌های هم‌ارزی نزدیک به حد خاموشی شعله، به صورت پایدار تشکیل می‌شود. اگر از اکسیژن خالص به عنوان اکسیدکننده استفاده شود، شعله در نسبت‌های هم‌ارزی بین 0.1 تا 0.2 پایدار می‌شود و دمای شعله بسیار افزایش می‌یابد. برای کنترل دمای شعله، دی‌اکسیدکربن از محصولات خروجی به اکسیدکننده اضافه می‌شود. در ادامه اثرات اضافه کردن دی‌اکسیدکربن بر محدوده پایداری شعله مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد که با کاهش کسر مولی اکسیژن، محدوده پایداری شعله افزایش می‌یابد. https://mme.modares.ac.ir/article_9597_e287f0b2e730059c55d97fa92649f4f2.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Improving the performance of the physical influence scheme (PIS) for cell-centred finite volume method بهبود عملکرد روش تاثیر فیزیکی بر روی شبکه حجم محدود مرکز سلولی 571 582 9598 FA امیر سلیمانی دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان قنبرعلی شیخ زاده عضو هیات علمی دانشکده مهندسی مکانیک و معاون آموزشی، دانشگاه کاشان رضا مداحیان استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس Journal Article 1970 01 01 One of the main difficulties in employing fully coupled algorithms for solving Navier-Stokes equations is the high computation cost of coefficient matrix determination and solving the linear equation system. Therefore, the number of required iterations and computational costs may be reduced by increasing the convergence rate. This article deals with the formulation and testing of an improved fully coupled algorithm based on physical influence scheme (PIS) for the solution of incompressible fluid flow on cell-centred grid. The discretisation of improved algorithm is investigated and fully clarified, by comparing the methodology with two similar schemes. For a better insight, two benchmark problems are solved. The first problem is a steady lid-driven cavity with different Reynolds numbers between 100 and 10000. The second problem is steady flow over a backward facing step for the specified Reynolds number of 800. The history of residuals for present and previous methods are compared, in order to demonstrate the performance of the new discretization scheme. It is worth mentioning, the presented method is based on nine cells discretization. Therefore, the computational costs and memory usage of the proposed method are almost the same as previous ones. The results indicate that, the improved method converges in fewer iterations in comparison with prior methods. The new scheme can be utilized for development of the computational fluid dynamics solvers based on cell-centred grid arrangement. یکی از چالش‌های موجود در استفاده از روش‌های تمام کوپل در حل معادلات ناویر-استوکس، هزینه محاسباتی بالای این روش‌ها در تشکیل ماتریس ضرایب و حل دستگاه معادلات خطی است. یکی از راه حل‌های موجود برای کاهش هزینه محاسبات اینگونه روش‌ها، افزایش سرعت همگرایی است. از این رو عملکرد الگوریتم مورد استفاده در مدل-سازی جریان، می‌تواند تاثیر به سزایی در کاهش هزینه محاسباتی داشته باشد. در این مقاله به ارائه یک رهیافت برای بهبود عملکرد روش تاثیر فیزیکی در حل جریان تراکم-ناپذیر، در شبکه مرکز سلولی پرداخته می‌شود. گسسته‌سازی بهینه شده برای سرعت جابجا کننده بر روی سطح کنترل، توضیح داده و با روش‌های قبل مقایسه شده است. مزیت‌های روش جدید در مقایسه با مدل‌های مشابه به طور کامل مورد بررسی قرار گرفته است. الگوریتم بهینه شده، با حل جریان پایا در یک حفره مربعی با درپوش متحرک در عددهای رینولدز 100 تا 10000 و جریان گذرنده از پله در عدد رینولدز 800مستندسازی شده است. مقایسه روند همگرایی روش جدید در حل مسائل نمونه در شبکه یکسان با روش‌های پیشین و بررسی تغییرات باقی‌مانده در هر تکرار نشان دهنده عملکرد مناسب روش بهبودیافته است. با توجه به اینکه روش بهبود یافته مشابه روش‌های قبلی از تعداد 9 سلول برای گسسته‌سازی معادلات استفاده می‌کند، ظرفیت حافظه و هزینه محاسباتی یکسانی دارد. لذا افزایش سرعت همگرایی در روش بهبودیافته نشان دهنده عملکرد بهتر روش جدید می‌باشد. روش بهبودیافته می‌تواند به عنوان پایه‌ای برای توسعه کدهای دینامیک سیالات محاسباتی برای شبکه مرکز سلولی مورد استفاده قرار گیرد. https://mme.modares.ac.ir/article_9598_de9240f5c623bf031dcf0fca9770db44.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 The effect of operating conditions on the optimal performance of a two-bed adsorption cooling cycle اثرشرایط کاری روی عملکرد بهینه یک سیکل سرمایش جذب سطحی دو بستره 583 592 9599 FA محمد شریف زاده دانشگاه فردوسی مشهد محسن قاضی خانی دانشگاه فردوسی مشهد حمید نیازمند دانشگاه فردوسی مشهد Journal Article 1970 01 01 In this study, energy and exergy analysis of a two bed adsorption cooling system have been performed. Silica gel-water has been chosen as the adsorbent-refrigerant pair. Analysis is performed for evaluating the effect of operating conditions on the optimal timing and then on the maximum value of the SCP, COP, effectiveness and the minimum value of internal irreversibility and external irreversibility. A lumped parameter mathematical model and a global optimization method called the particle swarm optimization have been used to reach this purpose. In this model, internal and external irreversibility have been calculated with the new method without calculating irreversibility of the cycle internal component. Energy analysis showed that maximum of SCP increases with the increase of the mass flow rate and heat source temperature. Furthermore, an increase in the heat source temperature causes an increase in the COP, but an increase of the mass flow rate causes a decrease in the COP. Exergy analysis reviled that depending on the mass flow rate and heat source temperature, 65-90% of input exergy was expended by internal irreversibility, 1–20% were expended by external irreversibility and 8-14% is transferred to the cold reservoir in evaporator. It is concluded at the low-temperature heat source if the mass flow rate is chosen less than 0.6 kg/effectiveness at heat source temperature 75 is more than 65 and vice versa. در این پژوهش تحلیل انرژی و اگزرژی یک سیستم سرمایش جذب سطحی انجام‌شده‌ است. سیلیکاژل و آب به‌عنوان جفت جاذب-جذب شونده در سیستم به‌کاررفته است. تحلیل با هدف تعین اثر پارامترهای عملکردی روی زمان بهینه و سپس روی مقدار بیشینه ظرفیت سرمایش ویژه، ضریب عملکرد و تأثیرپذیری و مقدار کمینه بازگشت‌ناپذیری‌های داخلی و خارجی انجام می‌شود. جهت رسیدن به این هدف یک مدل ریاضی ظرفیت فشرده به همراه یک روش بهینه‌سازی با نام الگوریتم pso استفاده‌شده است. در این مدل بازگشت‌ناپذیری‌های داخلی و خارجی با روشی جدید و بدون محاسبه بازگشت‌ناپذیری‌های اجزای داخلی سیکل محاسبه می‌شود. تحلیل انرژی نشان می‌دهد با افزایش دما و دبی جرمی آب گرم‌ ورودی، ماکزیمم مقدار ظرفیت سرمایش ویژه افزایش می‌یابد و افزایش دمای آب گرم‌کننده باعث افزایش ضریب عملکرد می‌شود اما افزایش دبی جرمی آب گرم‌کننده ضریب عملکرد را کاهش می‌دهد. تحلیل اگزرژی نشان می‌دهد بسته به مقدار دما و دبی جرمی آب گرم‌ ورودی 65-90 درصد از اگزرژی ورودی به‌وسیله بازگشت‌ناپذیری‌های داخلی، 1-20 درصد به‌وسیله بازگشت‌ناپذیری‌های خارجی از بین رفته و 8-14 درصد آن به منبع دماپایین منتقل‌شده است. همچنین نتایج نشان می‌دهد در دماهای پایین برای آب گرم ورودی اگر دبی جرمی کمتر از 0.6 باشد، تأثیرپذیری برای دمای 75 درجه بیشتر از 65 خواهد بود. https://mme.modares.ac.ir/article_9599_141aa4fef48df77f954d60a373a3c322.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Design and simulation of the one-way flexible micropump using fully coupled magneto-fluid-solid interaction طراحی و شبیه‌سازی میکروپمپ با دریچه انعطافپذیر با استفاده از اندرکنش مغناطیس-سیال-جامد 593 604 9600 FA عباس احسانی دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مکانیک امیر نجات دانشیار پردیس دانشکده های فنی دانشگاه تهران 0000-0001-6331-5470 Journal Article 1970 01 01 In the present work, a novel electromagnetic actuation flexible-valve micropump using the fluctuating elastic wall is proposed, based on one-way lymph transfer mechanism. A time dependent magnetic field is used for actuating the magnetorheological elastomer (contractible) wall. Two flexible valves are located in two terminals of microchannel in order to filter bidirectional flow and generate one-way fluid flow. Water properties are used for simulation and the maximum Reynolds number is not exceeded from 30, Womersly number is lower than 1 in all cases. Knudsen number is much less than unity, therefore no-slip condition is valid at walls. A fully coupled magneto-fluid-solid interaction approach using time dependent study of two-dimensional incompressible fluid flow is performed. All solid parts follow Hook’s law and simulation is carried out using finite element approach by COMSOL Multiphysics software. A parametric study is conducted and the effect of key geometrical, structural and magnetical parameters have been examined on the net pumped volume. Present micropump is able to generate unidirectional flow and propel net volume of fluid left to right, and the net pumped volume of fluid is affected by design parameters. The proposed design can serve in a wide range of microfluidic applications for example, flow rate and total mass transfer are completely controllable. At the end of the study, an optimum geometrical design based on initial model is proposed. The final design is capable to transmit nearly two times of net volume compare to initial model and more than three times of the previous design. در پژوهش حاضر، میکروپمپ الکترومغناطیسی جدیدی با دریچه‌های انعطاف‌پذیر و دیواره الاستیک نوسانی بر پایه ساز و کار یک طرفه جریان لنف معرفی شده است. میدان مغناطیسی متغیر با زمان، دیواره الاستیک مغناطیس شونده را تحریک می‌کند. دو دریچه منعطف به منظور یک طرفه کردن جریان سیال در ابتدا و انتهای میکروکانال نصب شده است. سیال استفاده شده در این تحقیق آب و عدد رینولدز در حالت بیشینه کمتر از 30 و عدد وومرزلی زیر 1 است. عدد نادسن درون میکروکانال نیز زیر 0.001 محاسبه شده که شرط عدم لغزش در دیواره برقرار است. اندرکنش سیال-جامد-مغناطیس با حل گذرا و دوبعدی سیال تراکم‌ناپذیر با خواص ثابت انجام شده است. تمام قسمت‌های جامد از قانون تنش-کرنش هوک پیروی می‌کنند و شبیه‌سازی با استفاده از نرم‌افزار کامسول برپایه حل عددی اجزای محدود انجام شده است. مطالعه پارامتری انجام شده و اثر پارامترهای مهم هندسی، ساختاری و مغناطیسی بر روی حجم خالص انتقالی سنجیده شده است. این میکروپمپ قادر به ایجاد جریان یک طرفه است و میزان حجم خالص جابجا شده تحت تاثیر پارامترهای طراحی قرار می‌گیرد. میکروپمپ معرفی شده قابل استفاده در محدوده کاری وسیعی از کاربردهای میکروسیالاتی است، به عنوان مثال، دبی و جرم انتقالی کل کاملا قابل کنترل هستند. نهایتا میکروپمپی با طراحی بهینه هندسی نسبت به مدل اولیه پیشنهاد شده است. میکروپمپ نهایی قادر به انتقال حجم خالص حدود دو برابر طراحی اولیه و بیش از سه برابر مدل‌ پیشین است. https://mme.modares.ac.ir/article_9600_7551617774bcd665e4abe990db4f6f83.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Fabrication of ultrafine-grained Mg microtubes using a combined severe plastic deformation process for biomedical application تولید میکرولوله فوق ریزدانه منیزیمی با استفاده از فرآیند ترکیبی تغییر شکل پلاستیک شدید برای کاربردهای پزشکی 605 611 9601 FA حسین کاظمی مهرآبادی دانشگاه تهران قادر فرجی استادیار دانشگاه تهران سهیل امانی دانشگاه تهران مراد کریم پور دانشگاه تهران حسین قنبری دانشگاه تهران- علوم پزشکی Journal Article 1970 01 01 In recent years, Mg alloys have received much attention as a promising candidate for raw material in biodegradable vascular stent. Forming of Mg alloys is difficult because of poor workability of them at room temperature. Hence this presents a technological barrier to the fabrication of initial micro-tube for a biodegradable stent. With regard to high biodegradability of the magnesium alloy WE43 to manufacture biodegradable stent, it has been selected as initial with casted structure. In this study, for enhancing mechanical properties and attaining micro tube a combination of equal channel angular pressing (ECAP) with extrusion and micro extrusion was used and Mg bars were fabricated to high-quality micro-tubes with refined microstructure. Fine-grained size billets of the WE43 alloy were obtained by one-pass of ECAP. The processed Mg bar was extruded into a bar with 5 mm in diameter. Finally, a UFG and high strength micro tubes with an outside diameter of 3.4mm and a wall thickness of 0.25mm were successfully produced by micro extrusion process. Mentioned processes were simulated using finite element (FE) simulations. The result shows the grain size of Mg incredibly reduced after this combined method and mechanical properties were significantly improved. در سالهای اخیر آلیاژهای منیزیم به عنوان گزینه‌ی مناسبی برای ماده اولیه استنتهای وریدی زیستتخریب‌پذیر مورد توجه قرار گرفته‌اند. شکل دادن آلیاژهای منیزیم به دلیل کارپذیری پایین آن‌ها در دمای اتاق مشکل می‌باشد. لذا این مسئله مشکل تکنولوژیکی را در ساخت میکرولوله اولیه برای استنت زیست‌تخریب‌پذیر ایجاد می‌کند. با توجه به قابلیت زیست سازگاری بالای آلیاژ منیزیم WE43 جهت کاربرد در ساخت استنت زیست‌تخریب‌پذیر، این ماده به صورت خام با ساختار ریختگی انتخاب شد. در این مطالعه به منظور بهبود خواص مکانیکی و حصول یک میکرولوله از روش ترکیبی پرس در کانال زاویه‌دار مساوی به همراه اکستروژن و میکرواکستروژن استفاده شد و میله‌های منیزیمی WE43 به میکرولوله‌های با کیفیت بالا با ساختار فوق ریزدانه تبدیل شدند. میله ریزدانه آلیاژ WE43 از طریق یک پاس فرایند پرس در کانال زاویه‌دار مساوی حاصل شد و سپس بیلت منیزیمی فرآیند شده به میله‌ای با قطر 5 میلی‌متر اکسترود می‌شود. نهایتاً با استفاده از فرآیند میکرو اکستروژن میکرولوله‌هایی فوق ریزدانه و مستحکم با قطر خارجی 3.4 میلی‌متر و ضخامت 0.25 میلی‌متر به صورت موفقیت‌آمیز تولید شدند. فرایندهای مذکور با استفاده از شبیه‌سازی المان محدود شبیه‌سازی شدند. نتایج نشان داد اندازه دانه منیزیم به طور قابل‌ملاحظه‌ای پس از این روش ترکیبی کاهش یافته و خواص مکانیکی به طور قابل‌ملاحظه‌ای بهبود یافت. https://mme.modares.ac.ir/article_9601_a01f3ca6e3e4ece8e1a30696f52844bc.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Optimum prediction of the T shape mixing chamber behavior based on multi-objective genetic programming پیش بینی بهینه رفتار مخزن اختلاط T شکل بر اساس برنامه‌نویسی ژنتیکی چند هدفی 612 616 9602 FA نیما هوشیار نویسنده همکار/ فارغ التحصیل کارشناسی ارشد مهندسی شیمی دانشگاه گیلان سید سیامک اشرف طالش عضو هیئت علمی دانشکده فنی دانشگاه گیلان Journal Article 1970 01 01 Prediction of the behavior of T-shaped chambers due to its high complexity has always been of great interest researchers. In this article, based on experimental data and genetic programming, the optimal model was presented for mixing process response. To get system’s behavioral equations, first, by using the experimental results and by changing the input variables System, input – output data is extracted. In order to predict the behavior of the system, the equation of input – output data, is derived using genetic programming. To design the structure of genetic programming trees, multi-objective optimization with two objective functions are taken into consideration: model inaccuracy and complexity of structure. By minimizing the objective function at the same time, we are looking for simple equations (minimizing the complexity of the structure) and increasing the accuracy of modeling (minimizing the error). In order to achieve a less complex equation, depth of the generated trees in structure of genetic programming will be minimal. By using multi-objective optimization, optimum set of points have presented. Comparing the results obtained from the models and real data represents a very good match. پیش بینی رفتار مخزن T شکل به دلیل پیچیدگی بالا همواره مورد علاقه محققین بوده است. در این مقاله بر اساس داده‌های آزمایشگاهی و با استفاده از برنامه‌ریزی ژنتیکی برای خروجی فرآیند اختلاط مدلی بهینه ارائه شده است. به منظور یافتن معادلات رفتاری سیستم، ابتدا با تغییر متغیر‌های ورودی سیستم جدول داده‌های تجربی ورودی – خروجی به دست آمد. با استفاده از برنامه‌ریزی ژنتیکی، معادله حاکم بر جدول داده‌های ورودی – خروجی به منظور پیش‌بینی رفتار سیستم استخراج شده است. برای طراحی ساختار درخت‌های برنامه‌ریزی ژنتیکی از بهینه‌‌سازی چند هدفی با دو تابع هدف خطای مدلسازی و پیچیدگی ساختار مد نظر قرار گرفته است. با کمینه کردن همزمان این دو تابع هدف، به دنبال یافتن معادلات ساده‌تر (کمینه کردن پیچیدگی ساختار) و افزایش دقت مدلسازی (کمینه کردن خطا) انجام گردیده است. به منظور دست یافتن به معادلات با پیچیدگی کمتر عمق درختان تولید شده در ساختار برنامه‌ریزی ژنتیکی کمینه شده است. با استفاده از بهینه‌سازی چند هدفی مجموعه‌ای از نقاط بهینه ارائه گردیده است. مقایسه نتایج حاصل از خروجی مدل‌های ارائه شده و داده‌های تجربی نشان‌دهنده تطابق و عمل کردن بسیار خوب مدل ارائه شده بر اساس برنامه‌نویسی ژنتیکی چند هدفی می‌باشد. https://mme.modares.ac.ir/article_9602_6ffad86b9a8dd4a3e98df1b0830d1c8c.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Optimal Deployment and Coverage of Robotic Sensors in 3D Vector Spaces based on Fractal Search جایابی و پوشش بهینه ربات‌های حسگر در فضای سه‌بعدی برداری بر مبنای جستجوی فراکتال 617 628 9603 FA علی اصغر حیدری دانشجوی دکترای سیستم اطلاعات مکانی، دانشکده مهندسی نقشه‌برداری و اطلاعات مکانی، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران فرید کریمی پور استادیار دانشکده مهندسی نقشه برداری و اطلاعات مکانی Journal Article 1970 01 01 The robotic sensor deployment task to achieve maximum converge is one of the main phases in feasibility studies and development of communication infrastructures and environment monitoring systems. In this article, a new approach is proposed to treat the maximum coverage in 3D vector spaces. For this purpose, a new geometric strategy is first presented to compute the area covered by an individual sensor. To maximize the coverage of the robotic network, the fractal search algorithm was employed. This population-based evolutionary algorithm has been proposed based on the growth of the random fractal and demonstrates a robust performance in tackling constrained and unconstrained optimization problems. Then, based on several scenarios and by considering spatial constraints, the efficiency of the fractal search optimizer was compared with other methods in terms of robustness, running time, quality of the coverage results, convergence rate, as well as the statistical test of Wilcoxon. The comprehensive assessment and analysis of the results certify better performance of the proposed approach to maximize the coverage in 3D vector spaces. The proposed approach can obtain the optimal deployment and coverage of the robots by the best convergence rate and computational and statistical precision. مسئله جایابی ربات‌های حسگر با بیشینه پوشش یکی از مراحل اصلی امکان‌سنجی و توسعه زیرساخت‌های ارتباطی و سامانه‌های پایش محیطی است. در این تحقیق، به طراحی و پیشنهاد یک رهیافت جدید به‌منظور جایابی حسگرهای رباتیک با بیشینه پوشش در فضای سه‌بعدی برداری پرداخته می‌شود. بدین منظور، نخست یک رویکرد هندسی جدید به‌منظور محاسبه نواحی تحت پوشش هر حسگر ارائه شده است. به‌منظور بیشینه‌سازی میزان پوشش شبکه ربات‌ها از الگوریتم جدید جستجوی فراکتال بهره‌گیری شد. این الگوریتم جمعیت مبنای تکاملی بر اساس پدیده رشد فراکتال‌های تصادفی ارائه گردیده و از عملکرد مستحکمی در رویارویی با مسائل مقید و نامقید بهینه‌سازی برخوردار است. سپس با طراحی چندین سناریوی کاربردی با لحاظ محدودیت‌های مکانی، کارایی و عملکرد الگوریتم جستجوی فراکتال با سایر الگوریتم‌ها بر اساس میزان استحکام، زمان اجرا، کیفیت پوشش، نرخ همگرایی و آزمون آماری ویلکاکسون مقایسه شد. ارزیابی جامع و تحلیل نتایج به‌دست‌آمده نشان‌دهنده عملکرد برتر رویکرد جدید به کمک الگوریتم جستجوی فراکتال جهت بیشینه‌سازی پوشش در فضای سه‌بعدی برداری است. رویکرد پیشنهادی قادر است با بهترین سرعت همگرایی و دقت محاسباتی و آماری، جایابی و پوشش بهینه ربات‌ها را محاسبه نماید. https://mme.modares.ac.ir/article_9603_9a555403384fc12f931656dea910e334.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Investigation of Surface Roughness in Turning of Epoxy-Glass Composite Tubes بررسی زبری سطح در تراشکاری لوله‌های کامپوزیتی با الیاف شیشه و رزین اپوکسی 629 636 9604 FA مجید آزاد حسن دانشگاه آزاد اسلامی-واحد تهران شمال احسان شکوری - استادیار - مدیرکل خدمات پژوهش و تولید علم - دانشگاه آزاد اسلامی-واحد تهران شمال پیام سرائیان دانشگاه آزاد اسلامی-واحد تهران شمال Journal Article 1970 01 01 Today, composite materials have extensive use in aerospace automotive and defense industries compared to metals, because of their high strength to weight ratio and good corrosive resistance. Machining of these materials regard to their composite structure is complicated. Achieve optimal machining conditions, depending on the needs, according to the type of fiber and resin used in composites, need proper analysis and careful investigation. In this study, composite pipes made of glass-epoxy to a thickness of 5 millimeters, which are often used in the body of Aerospace structures, produced by hand lay-up and their surface roughness after turning process is measured. In order to obtain the minimum roughness in the turning process, tool type in two modes, and cutting speed, feed rate, and depth of cut are studied at three different levels. So Taguchi experimental design method and experimental test samples on roughness the results analysis and performed by minitab software. Finally, concluded that the minimum value of the surface roughness is obtained by tools with chip-breaking levels, cutting speed 100 m/min, feed rate 0.05 mm/rev, and the depth of cut 1.5 mm. امروزه کامپوزیت‌ها در مقایسه با فلزها، با توجه به برخورداری از خواص مکانیکی بالا نسبت به وزن و مقاومت به خوردگی خوب، کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف از جمله هوا‌فضا، خودرویی و دفاعی پیدا نموده‌اند. ماشینکاری این مواد با توجه به ساختار مرکب آنها، از پیچیدگی خاصی برخوردار است. دستیابی به شرایط بهینه ماشینکاری، بسته به نوع نیاز، با توجه به نوع الیاف و رزین مصرف شده در کامپوزیت‌ها، به بررسی دقیق و تحلیل‌های مناسب نیاز دارد. در تحقیق حاضر، لوله‌های کامپوزیتی از جنس شیشه-اپوکسی به ضخامت 5 میلیمتر، که اغلب در بدنه سازه‌های هوا‌فضایی کاربرد دارند، با لایه چینی دستی تولید شده اند و زبری سطح آنها پس از فرآیند تراشکاری اندازه گیری شده است. بدین منظور، جهت بدست آوردن حداقل زبری در فرایند تراشکاری، نوع ابزار در دو حالت، و سرعت برشی، نرخ پیشروی و عمق برشی، در سه سطح مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. پس از طراحی آزمایش با روش تاگوچی و انجام آزمایش بر روی نمونه‌های از پیش ساخته شده، زبری سنجی و تحلیل‌های مد نظر انجام پذیرفت. در نهایت نتیجه گیری گردید که حداقل میزان زبری از ابزار با سطوح براده‌شکن، سرعت برشی m/min 100، نرخ پیشرویmm/rev 0.05 و عمق برش mm 1.5 بدست خواهد آمد. https://mme.modares.ac.ir/article_9604_30235b7b3a6bf005d284bb1666fab7d1.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Robust Adaptive Impedance Control in Scara Robot Manipulator for Robotic Cell Injection کنترل امپدانس تطبیقی مقاوم بازوی ربات اسکارا با رویکرد تزریق سلولی رباتیکی 637 647 9605 FA زینب قاسمی زهان مربی دانشگاه اقبال لاهوری علی اکبرزاده کلات مدیرگروه کنترل دانشکده مهندسی برق دانشگاه شاهرود محمدمهدی فاتح رئیس دانشگاه صنعتی شاهرود Journal Article 1970 01 01 Cell injection system in medicine used to inject the materials into the cells. The injection system consists of Injector and rotating plate. The controller sets height, position and orientation of the rotating plate. The proposal of this article is to replace SCARA robot injection tool and it included ability in desired position tracking and applied to time-varying force. In recent articles the control system applies to the rotating plate of Cells and this method can cause the damaging risk. The proposed method is fixed plate and to increase the success rate, the robot had been controlled. The parameters of environmental models are estimated by nonlinear proposed models and by using the recursive method, the minimum of squares errors will be optimal. The voltage strategy can control robot actuators. This method is simpler and free from the manipulator dynamics. In all recent studies, the impedance control is based on the torque control method and the proposed method of this article is applying the impedance control using voltage control. The robust adaptive impedance controller is designed in the presence of uncertainties. The simulation's results demonstrate desired performance of the proposed method در سیستم تزریق سلولی که شاخه‌ای نوین در علم پزشکی است، سلول زنده را بر روی صفحه دوّار سلولی چیده و با ابزار تزریق توسط سوزن ظریفی، ماده شیمیایی را به سلول تزریق می‌کنند. کنترل‌کننده به تنظیم ارتفاع، موقعیت و جهت صفحه دوّار، می‌پردازد و ابزار تزریق بدون نیاز به سیستم کنترلی، یک مسیر معین را ردگیری می‌کند. جابجایی صفحه دوّار به دلیل حساسیت بالای سلول، سبب آسیب یا مرگ تعدادی از سلول‌ها می‌گردد. پیشنهاد این مقاله به منظور افزایش میزان موفقیت و کاهش آسیب به سلول، ثابت کردن صفحه سلولی و جایگزینی ربات اسکارا با ابزار تزریق می‌باشد. در این حالت صفحه سلولی هیچ حرکتی ندارد و بازوی ربات، کنترل می‌شود. ربات اسکارا، توانایی همزمان ردگیری موقعیت مطلوب و اعمال نیروی متغیر با زمان، مناسب و بدون نویز را داراست. با مدل غیرخطی پیشنهادی محیط، پارامترهای مدل سلول تزریقی را تخمین زده و به کمک روش بازگشتی کمترین مربعات خطا، بهینه می‌گردد. تاکنون تمامی روش‌های سیستم تزریق سلولی، بر مبنای کنترل گشتاور بوده که سیستم کنترلی به دینامیک ربات و سلول وابسته بود. در این مقاله به اعمال کنترل امپدانس در حوزه ولتاژ پرداخته شده. این روش که به کنترل محرکه‌های ربات می‌پردازد، ساده‌تر است و به مدل دینامیکی پیچیده ربات و سلول تحت تزریق بستگی ندارد. طراحی کنترل‌کننده تطبیقی مقاوم در حضور اغتشاش خارجی و نامعینی‌های مدل محرکه ربات است، تا بر این چالش غلبه کند. تحلیل پایداری نشان می‌دهد که؛ سیستم ربات پایدار است. نتایج شبیه‌سازی‌ها، بیانگر کارایی مطلوب طرح رباتیکی شدن سیستم تزریق سلولی پیشنهادی می‌باشد. https://mme.modares.ac.ir/article_9605_217dade2ab7db91d12f1bca7b0cd4c82.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Experimental Investigation of foam filled Sandwich Panels in Concentrated and Distributed Compressive loading بررسی تجربی فشردگی شبه استاتیک بر روی سازه‌های ساندویچی پر شده از فوم تحت بارگذاری‌های متمرکز و گسترده 648 656 9606 FA فاطمه حسن پور رودبنه دانشجو غلامحسین لیاقت استاد دانشگاه تربیت مدرس هادی صبوری استاد دانشگاه خوارزمی Journal Article 1970 01 01 In this paper, concentrated and distributed compressive loading quasi-static tests were conducted on sandwich structures with empty and foam filled honeycomb core. The sandwich structure used in this research were formed by aluminum plate and aluminum 5052 honeycomb structure. Foam used to fill the honeycomb structure was polyurethane foam with a density of 137.13 kg / m3.Concentrated loading quasi-static tests were performed by flat ended penetrator with a diameter of 10 mm and universal machine. Also distributed loading quasi-static tests were carried out by universal machine. In distributed loading, force is applied uniformly to the entire structure surface. Displacement rate was 2 mm/min for both types of loading. The purpose of this paper was to study the filler material effect on energy absorption and destruction shape of sandwich structure, as well as comparison of the two types of loading in unfilled and foam filled honeycomb core sandwich panels. The results of quasi-static tests showed that filler material has positive effects on increasing energy absorption in both concentrated and distributed loading. Polyurethane foam as filler material of honeycomb structure used in sandwich panel core increase specific absorbed energy of sandwich panel with foam filled core proportion to empty honeycomb core sandwich panel structure in concentrated and distributed loading by 6% and 29% respectively. در این مقاله سازه‌های ساندویچی با هسته لانه زنبوری خالی و نیز، پر شده از فوم به صورت شبه استاتیک تحت بارگذاری‌ فشاری متمرکز و گسترده به طور تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. سازه‌های ساندویچی از رویه‌های آلومینیومی و لانه زنبوری از جنس آلومینیوم 5052-H38 تشکیل شده است. فوم مورد استفاده برای پر کردن سازه لانه زنبوری، فوم پلی‌اورتان با چگالی 137.13 kg/m3 می‌باشد. آزمایش شبه استاتیکی بر روی نمونه‌های ساخته شده در بارگذاری متمرکز با نفوذ‌کننده سرتخت به قطر 10 میلی‌متر با استفاده از دستگاه یونیورسال انجام شده است همچنین آزمایش‌های شبه استاتیک با بارگذاری گسترده نیز با این دستگاه انجام شد. در این نوع بارگذاری نیرو به تمام سطح سازه به طور یکنواخت وارد می‌شود و نرخ جابجایی برای هر دو نوع بارگذاری 2 mm/min در نظر گرفته شده است. هدف از این بررسی تاًثیر ماده پرکننده در میزان جذب انرژی و شکل تخریب سازه ساندویچی بوده است و همچنین مقایسه این دو نوع بارگذاری در پنل‌های ساندویچی با هسته لانه زنبوری خالی و پر شده از فوم می-باشد. نتایج آزمایش شبه استاتیک در هر دو نوع بارگذاری نشان می‌دهد که ماده پرکننده اثر بسزایی در افزایش انرژی جذب شده دارد. فوم پلی‌اورتان به عنوان ماده پرکننده سازه لانه زنبوری مورد استفاده در هسته پنل ساندویچی باعث افزایش 6% و 29% انرژی جذب شده ویژه سازه ساندویچی با هسته پر شده از فوم پلی‌اورتان نسبت به سازه ساندویچی با هسته لانه زنبوری خالی به ترتیب در بارگذاری‌های متمرکز و گسترده شده است. https://mme.modares.ac.ir/article_9606_138163901f4859c9601f08cfa428efe1.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Experimental comparison of efficiency and pollution of conventional and porous burners in appropriate power for domestic use مقایسه تجربی بازدهی و آلایندگی مشعل متخلخل و معمولی در ظرفیت های مناسب برای مصارف خانگی 657 664 9607 FA سجاد نوریان دانشجو مهدی معرفت استاد دانشگاه Journal Article 1970 01 01 In this paper, experimental comparison between conventional burner and porous burner in domestic purposes as stove, according to Iranian National Standard No. 10325 has been carried out. This comparison between the conventional burner available in the Iranian market and its equivalent porous burner is done. First, flammability of the porous silicon carbide burner was investigated. The results showed that the flame is formed when the equivalence ratio is less than 1, so the best performance equivalence ratio was around 0.7. By changing the distance between the pot and the burner and also changing the pot diameter, it was found that for a pot with 26 cm diameter and burner distance of 1 cm, porous burner efficiency increases to 55%. The comparison between the conventional burner and optimum situation porous burner showed that at the same factors like power, distance between the pot and the burner, the pot diameter, the burner diameter, measuring tools and the same method, porous burner efficiency is 1.5 times more than conventional burner. In conventional burners CO and NOX pollutant are 8-26 and 8 times more than porous burners. Due to higher efficiency and lower emissions, conventional burners can supersede porous burners for domestic purposes. در مقاله حاضر به مقایسه تجربی بین مشعل متخلخل سطحی و مشعل معمولی در مصارف خانگی به عنوان اجاق گاز بر اساس استاندارد ملی ایران به شماره 10325 پرداخته شده‌است. این مقایسه بین مشعل معمولی رایج در بازار و مشعل متخلخل هم اندازه آن صورت گرفته‌است. ابتدا حدود شعله‌وری مشعل متخلخل سیلیکون‌کاربایدی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان دهنده تشکیل شعله در نسبت هم ارزی‌های کمتر از 1 بود، به طوریکه بهترین عملکرد در نسبت هم‌ارزی حوالی 0.7 بدست آمد. با تغییر فاصله مشعل تا ظرف و قطر ظرف مشخص شد که برای ظرف به قطر 26 و فاصله 1 سانتی‌متر مشعل متخلخل تا 55 % بازدهی دارد. مقایسه بازدهی و آلایندگی مشعل معمولی و حالت بهینه مشعل متخلخل نشان داد که در شرایط برابر توان، فاصله مشعل از ظرف، قطر ظرف، قطر مشعل، ابزار اندازه‌گیری و روش یکسان بازدهی مشعل‌ متخلخل می‌تواند تا 1.5 برابر بزرگتر از بازدهی مشعل‌ معمولی باشد. تولید آلاینده‌های ناکس و کربن‌مونو‌اکسید در مشعل معمولی به ترتیب 8 و 8 تا 26 برابر مشعل متخلخل است. با توجه به بازدهی بالاتر و آلایندگی کمتر، مشعل‌های متخلخل می‌توانند جایگزین مناسبی برای مشعل‌های معمولی در مصارف خانگی باشند. https://mme.modares.ac.ir/article_9607_b0da9d8dd88178e3bb138e08742eb2e2.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Tool frictional stir effect on dimensional accuracy and formability in single point incremental forming at high rotational speeds اثر حرکت اصطکاکی ابزار بر دقت ابعادی و قابلیت شکل‌پذیری در فرایند شکل‌دهی تدریجی تک نقطه‌ای در سرعتهای دورانی بالا 665 674 9608 FA ابوالفضل طاهرخانی دانشجوی دکترای مهندسی مکانیک ، دانشگاه گیلان علی باستی عضو هیات علمی/دانشگاه گیلان نادر نریمان زاده عضو هیئت علمی دانشگاه گیلان علی جمالی عضو هیئت علمی دانشگاه گیلان Journal Article 1970 01 01 Single point incremental forming is a new and flexible method for 3D parts production of sheet metal. In this way, a hemispherical tool forms incrementally the sheet being clamped in perimeter. Because of the nature of localized deformation in this process, the formability is higher and forming forces are lower as compared to traditional sheet metal forming process. However, in this method dimensional accuracy is somewhat low due to spring back and bending occurred in boundaries. Recently, the incremental forming process using frictional heat has been developed. In this research, the experimental effect of generated heat by friction stir of the tool on dimensional accuracy in components of AA3105 sheet has been studied at high rotational speeds. By this method, due to friction movements of tool, the temperature of formation area rises while fixing the general temperature of sheet by spraying cooling liquid. Then, the sheet has low strength in contact region with tool while it has high strength in other areas. As a result, the force imposed on the sheet as well as the undesirable plastic deformation will decrease. Also, by decreasing the yielding stress, elastic strain and spring back decreases as well. An increase in formability because of softening of forming area is another contribution of this strategy. This idea has been studied by production of some parts of truncated-pyramid geometry and changing rotational speed from 1000 to 7000 RPM. The results show that at speed higher than 3000 RPM, formability and dimensional accuracy of the parts increase. شکل‌دهی تدریجی تک نقطه‌ای روشی نوین و انعطاف‌پذیر در تولید قطعات سه بعدی از ورق است. به علت ماهیت تغییر شکل موضعی در این فرایند، قابلیت شکل‌پذیری نسبت به روش‌های سنتی بالاتر و نیروهای شکل‌دهی کمتر است. با این وجود دقت قطعات ساخته شده در این روش به علت برگشت فنری و همچنین خمش در نواحی مرزی پایین است. اخیراً فرایند شکل‌دهی تدریجی به کمک حرارت‌ اصطکاکی موضعی توسعه پیدا کرده است. در این تحقیق اثر حرارت موضعی ایجاد شده توسط حرکت اصطکاکی ابزار در سرعت‌های دورانی بالا بر روی قابلیت شکل‌پذیری و دقت ابعادی در ورق‌هایی از جنس آلومینیم 3105 با انجام یک سری از آزمایشات بررسی شده است. در این روش دمای ناحیه‌ی شکل‌دهی به علت حرکت اصطکاکی ابزار بالا رفته و هم‌زمان با پاشش مایع خنک‌کاری دمای کلی ورق ثابت نگه داشته می‌شود. در این صورت ورق در محل تماس با ابزار دارای استحکام پایین و در سایر نواحی دارای استحکام بالا خواهد بود. در نتیجه نیروی وارده بر ورق در نواحی مرزی کاهش یافته و تغییر شکل پلاستیک نامطلوب کاهش می‌یابد. از طرفی با کاهش تنش تسلیم کرنش‌های الاستیک و در نتیجه برگشت فنری کمتر می‌شود. افزایش قابلیت شکل‌پذیری در اثر نرم شدن منطقه شکل‌دهی از دیگر نتایج این استراتژی می‌باشد. این ایده با ساخت قطعاتی با هندسه هرم ناقص در سرعتهای دورانی 1000 تا 7000 RPM مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد در سرعت‌های بالاتر از 3000 RPM قابلیت شکل‌پذیری و دقت ابعادی قطعات ساخته شده افزایش می‌یابد. https://mme.modares.ac.ir/article_9608_1a725948eb0c738707b5c026a65ba618.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Optimization of energy harvesting from vibration of beam coupled with magnetic shape memory alloys بهینه سازی برداشت انرژی از ارتعاشات تیر کوپل با آلیاژ حافظه دار مغناطیسی 675 684 9609 FA حسن صیادی دانشگاه شریف مجتبی عفت پناه حصاری دانشگاه صنعتی شریف محمد امین عسکری فرسنگی دانشگاه صنعتی شریف Journal Article 1970 01 01 In recent years, energy harvesting from ambient sources in order to use for low-powered electronics has been considered by many researchers. Wind energy, solar energy, water energy, mechanical energy from vibrations, etc are common sources of ambient energy. In this paper, optimization of energy harvesting from ambient vibration using magnetic shape memory alloy is presented. To this end, a clamped-clamped beam coupled with MSMA units is considered. A shock load is applied to a proof mass which is attached to the middle of the beam. As a result of beam vibration a longitudinal strain is produced in the MSMA. This strain changes magnetic flux inside the coil connected to MSMA and as a result, an AC voltage is induced in the coil. To have a reversible strain in MSMA, a bias magnetic field is applied in the transverse direction of MSMA units. The Euler-Bernoulli model with von Kármán theory and a thermodynamics-based constitutive model are used to predict the non-linear strain and magnetic response .Finally, Faraday's law of induction is used to predict the output voltage. After obtaining the governing equations, a design optimization is performed to find the optimal shape and configuration of the energy harvester together with the effects of proof mass and bias field. در سالهای اخیر برداشت انرژی از منابع موجود در محیط به منظور راه اندازی ادوات الکترونیکی با توان پایین، مورد توجه بسیاری از محققین قرارگرفته است. انرژی باد ، انرژی خورشید ، انرژی جریان آب ، انرژی مکانیکی حاصل از ارتعاشات و . . . از جمله منابع مهم انرژی های موجود در محیط بشمار می آیند. در این مقاله بهینه سازی برداشت انرژی از ارتعاشات محیط توسط آلیاژ حافظه دار مغناطیسی ارائه شده است. بدین منظور یک تیر دوسر درگیر بصورت کوپل با آلیاژ حافظه دار مغناطیسی در نظر گرفته می شود. ضربه‌ای به اندازه تنظیم شده به جرم محک متصل به وسط تیر اعمال می شود در نتیجه ارتعاشات تیر باعث ایجاد کرنش های طولی در آلیاژ می گردد. این تغییر کرنش باعث تغییر شار مغناطیسی در اطراف سیم پیچ متصل به آلیاژ شده و با القای جریان الکتریکی یک جریان AC در مدار برقرار می گردد.<br> برای ادامه داشتن فرایند و بازگشت کرنش ها در آلیاژ ، یک میدان مغناطیسی بایاس در جهت عرضی به آلیاژ اعمال می گردد. در این مقاله از مدل تیر اویلر – برنولی با کمک تئوری فون کارمن و مدل ساختاری مبتنی بر ترمودینامیک برای پیش بینی کرنش های غیر خطی و پاسخ مغناطیسی استفاده شده است. در نهایت برای پیش بینی ولتاژ خروجی قانون القای فارادی بکار می رود. پس از بدست آوردن معادلات و معرفی مدل ، بهینه سازی ابعادی بهمراه اثر جرم محک و میدان بایاس با هدف کم کردن حجم آلیاژ با قیود اعمالی انجام می شود. https://mme.modares.ac.ir/article_9609_70e9dbe24ba303f2d25ac34d3ae945c5.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 The effect of the degree of arterial tethering on the estimation of arterial atherosclerosis using an analytical solution تحلیل تاثیر میزان تترینگ شریانی بر روی برآورد تصلب شرایین 685 691 9610 FA مریم انصاری دانشگاه تربیت مدرس مهدی معرفت دانشگاه تربیت مدرس منیژه مختاری دیزجی دانشگاه تربیت مدرس Journal Article 1970 01 01 Pulse wave velocity often used as an indicator clinically for diagnosis of cardiovascular diseases. This assumption is well grounded in the physics of pulsatile flow of an incompressible fluid where it is fully established that a pulse wave travels faster in a tube of stiffer wall, the wave speed becoming infinite in the mathematical limit of a rigid wall. in this paper we point out that pulse wave velocity in a stiffer tube is strictly valid only when the wall is free from outside constraints, Which is used as the outer boundary condition (tethering: the degree to which the vessel wall is surrounded by tissue). In this paper, using the equations of blood fluid and vessel walls and using analytical solutions and the use of tethering as outer boundary conditions pulse wave velocity is investigated. In previous research pulse wave velocity has been obtained just for the tethering zero and one, But in the study pulse wave velocity investigated for tethering different degrees of tethering and for three different material wall viscoelastic, elastic and stiff. With this research, it is clear the changes of pulse wave velocity with change of degrees of tethering and change of material wall ,This results is a great help for use of pulse wave velocity as an clinical index to predict arterial stiffness. سرعت موج نبض اغلب به عنوان شاخصی کلینیکی برای تشخیص بیماری‌های قلبی-عروقی استفاده می‌شود. در تحقیقات گذشته به این نتیجه رسیده‌اند که سرعت موج نبض بالا نشان دهنده‌ی سفتی شریانی است این امر را این‌گونه می‌توان توجیه کرد که در فیزیک جریان ضربانی برای یک سیال تراکم‌ناپذیر سرعت موج در یک لوله سخت‌تر سریع‌تر حرکت می‌کند به‌طوری‌که در یک لوله کاملا صلب سرعت موج بی‌نهایت می‌شود. در این مقاله به این موضوع پرداخته شده است که زمانی از این نتیجه می‌توان استفاده کرد که دیواره هیچ محدودیتی نداشته باشد که در حل از این محدودیت به عنوان شرط مرزی خارجی (تترینگ: میزانی که دیواره رگ به وسیله بافت اطراف احاطه شده باشد) استفاده شده است. دراین مقاله با استفاده از معادلات حاکم بر دیواره رگ و سیال خون و با استفاده از حل تحلیلی و استفاده از تترینگ به عنوان شرط مرزی خارجی سرعت موج نبض بررسی شده است. در تحقیقات گذشته فقط برای درجه تترینگ صفر و یک سرعت موج نبض بدست آورده شده است، اما در این تحقیق سرعت موج نبض برای درجه تترینگ‌های مختلف و برای سه حالت دیواره مختلف ویسکوالاستیک، الاستیک و سخت بررسی شده است. با استفاده از این تحقیق روند تغییر سرعت موج نبض با درجه تترینگ و با تغییر سختی کاملا مشخص است که این نتایج به استفاده صحیح از سرعت موج نبض به عنوان شاخصی کلینیکی برای پیش‌بینی سفتی شریانی کمک به‌سزایی می‌کند. https://mme.modares.ac.ir/article_9610_5943a6c821a417791dffc82b4b6268a8.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Modeling instantaneous energy exchange during rigid interaction of rotor with unsteady water flow around duct of axial tidal turbines مدل‌سازی تبادل انرژی لحظه‌ای در برهم‌کنش صلب روتور با جریان غیر‌دائمی آب اطراف داکت توربین‌های جزر و مدی محوری 692 702 9611 FA علی زاهدی نژاد دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک و هوا-فضا، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران منوچهر راد استاد بازنشسته دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی مکانیک (و عضو هیأت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد جنوب تهران) Journal Article 1970 01 01 A numerical-analytical modeling technique was presented for predicting instantaneous energy absorption with axial tidal turbines in unsteady water flow. The goal of present paper is introducing a fast and stable integral solution approach with unique solution. This technique employs steady-state CFD data to approximate transient performance of axial tidal turbine in unsteady external flows. This solution technique was designed for modeling axial tidal turbine with convergent-divergent duct in water flow with unsteady boundary conditions. The governing equations for fluid flow were derived in the form of integral equations. The equation of one-degree of freedom motion for rotor was solved with fourth-order Runge-Kutta method and variation of parameters approach. CFD data for rotor and duct of axial tidal turbine were inserted as boundary values in integral equations of fluid flow. Two transient analytical equations were employed for approximating rotor torque and back pressure coefficient of tidal turbine. The results of integral solution approach were compared with transient CFD data in ANSYS-Fluent software. Many numerical simulations were performed to determine duct dimensions for maximum power enhancement in an axial tidal turbine. برای پیشگویی جذب انرژی لحظه‌ای توسط توربین‌های جزر و مدی محوری در جریان غیر‌دائمی آب یک روش مدل‌سازی عددی-تحلیلی ارائه شده‌است. هدف از مقاله حاضر معرفی یک روش حل انتگرالی سریع و پایدار با پاسخ یکتا است. این روش از داده‌های دینامیک سیالات محاسباتی در جریان دائمی استفاده می‌کند تا عملکرد زمانمند توربین جزر و مدی محوری را در جریان‌های خارجی غیر‌دائمی تقریب بزند. این روش حل برای مدل‌سازی توربین جزر و مدی محوری با داکت همگرا-واگرا در جریان آب با شرایط مرزی غیردائمی طراحی شده‌است. معادلات حاکم برای جریان سیال به‌صورت معادلات انتگرالی به‌دست آمده‌اند. معادله حرکت یک‌درجه آزادی روتور با روش‌ رانج-کوتا مرتبه چهار و روش تغییر پارامتر‌ها حل شده‌است. داده‌های دینامیک سیالات محاسباتی برای روتور و داکت توربین جزر و مدی محوری به‌صورت مقادیر مرزی در معادلات انتگرالی جریان سیال وارد شده‌اند. دو معادله تحلیلی زمانمند برای تقریب گشتاور روتور و ضریب فشار پشت توربین جزر و مدی به‌کار برده شدند. نتایج روش حل انتگرالی با نتایج داده‌های زمانمند دینامیک سیالات محاسباتی در نرم‌افزار انسیس-فلوئنت مقایسه شده‌است. با روش ارائه شده، شبیه سازی‌های عددی متعددی انجام شده تا ابعاد داکت برای بیشترین افزایش جذب توان در یک توربین جزر و مدی محوری تعیین شود. https://mme.modares.ac.ir/article_9611_b02d46e8a3d8d9fd6028f3f2c2495864.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Topology optimization of heat conduction problem via Level-Set method and the Finite Elements analysis بهینه‌سازی توپولوژی مسئله انتقال حرارت هدایت با استفاده از روش مجموعه سطوح تراز و تحلیل اجزاء محدود 703 710 9612 FA حسن علی جهانگیری فارغ التحصیل کارشناسی ارشد علی جهانگیری دانشگاه شهید بهشتی Journal Article 1970 01 01 Topology optimization of the heat transfer quality in two-dimensional heat conduction problem at enclosure as one of the typical thermo-physical problems has always been quite important. In this paper a level set-based topological optimization procedure of two-dimensional heat conduction problem include point and speared thermal on computational domain load using finite elements method is developed. In level-set method, all structural boundaries are parameterized by a level of dynamic implicit scalar function of higher order. Changes of this function can easily model the detachment and attachment of dynamic boundaries in topology procedures. The same shape functions of finite elements analysis are employed to approximate the unknown temperatures and geometry modeling of the design domain. The objective function is to minimize thermal power capacity and sensitivity analysis on some heat conduction problems is investigated to deal with the topology optimization using level-set method with the finite elements scheme. Finally, topology optimization results of 3 heat conduction problems under both include point and spread thermal load cases are presented to demonstrate the validity of the proposed method. The proposed method lead to a significant reduction of the computational cost and time and it can be applied to a wide range of topology optimization problems arising from the heat transfer. بهینه‌سازی توپولوژیکی کیفیت انتقال حرارت دوبعدی در یک محفظه بسته، بعنوان یک مسئله ترموفیزکی نمونه، همواره از اهمیت بسزایی برخوردار بوده است. در این مقاله روش بهینه‌سازی توپولوژی با استفاده از روش مجموعه سطوح تراز جهت به‌دست آودرن توپولوژی بهینه براساس داده‌های به‌دست آمده از حل مسئله انتقال حرارت دوبعدی شامل بار حرارتی نقطه‌ای و بار حرارتی گسترده در دامنه محاسباتی با استفاده از روش تحلیل اجزاء محدود، توسعه داده شده است. در روش مجموعه‌ سطوح تراز، مرزهای سازه‌ به‌وسیله‌ یک تراز از تابع اسکالر دینامیکی ضمنی از بعد بالاتر معرفی می‌شوند. تغییرات این تابع در مراحل بهینه‌سازی می‌تواند به‌سادگی جدا شدن و متصل شدن مرزهای دینامیکی را مدل‌سازی نماید. برای تشکیل این تابع و تعیین دمای مجهول می‌توان از توابع شکل مورد استفاده در تحلیل اجزاء محدود استفاده کرد. تابع هدف در این مقاله کمینه کردن ظرفیت توان حرارتی بوده و آنالیز حساسیت در چندین مسئله نمونه انتقال حرارت با استفاده از روش مجموعه سطوح تراز جهت بهینه‌سازی توپولوژی به همراه روش تحلیل اجزاء محدود بررسی شده است. در نهایت نتایج حل سه مسئله نمونه انتقال حرارت شامل بار حرارتی نقطه‌ای، بار حرارتی گسترده و ترکیبی از این دو جهت نشان دادن اعتبار روش مذکور ارائه شده است. با استفاده از این روش، هزینه و زمان محاسبات بهینه سازی کاهش یافته و می‌تواند برای محدوده وسیعی از مسائل بهینه سازی توپولوژی انتقال حرارت محاسباتی به‌کار گرفته شود. https://mme.modares.ac.ir/article_9612_85b6c99bb36d6e7be78bf8fd28d6e43d.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 A Numerical Analysis of Aerodynamic Performance of Planar and Grid Fins as Stabilizers in Double-stage Aircrafts بررسی عددی عملکرد آیرودینامیکی بالک مسطح و مشبک به عنوان پایدارکننده در پرنده‌هایی با دو مرحله پرواز 711 721 9613 FA میراعلم مهدی دانشکده مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی امیر رهنی دانشگاه آزاد تهران غرب Journal Article 1970 01 01 In aircrafts with multiple wings, control surfaces, and stabilizers, the stabilizing fins located at the tail provide stability for the boosting. In such aircrafts, the vortices resulting from the flow around upstream wings and control surfaces usually weaken the stabilizers’ performance. The nature of the form of grid fins makes them less sensitive in comparison with planar fins. Accordingly, the performance can be improved by substituting grid fins for planar fins. This paper simulates the flow field around the different models of planar and grid fins by applying finite volume methods using hybrid grid near the airplane’s body. At first, the flow field around a model with available experimental results was simulated to achieve the appropriate model of turbulence model. Then, two set of planar stabilizers, i.e. PL1 and PL2 and one set of grid stabilizers were designed for an aircraft with wings and control surfaces in a way that aerodynamic coefficients of the fins are equal to each other. However, they demonstrate different aerodynamic coefficients when installed on the aircraft as stabilizers. The simulation was run at Mach numbers 0.6, 0.7, and 0.8 and attack angles 0, 2, 4, and 6 degrees. The results indicate that pitch moments and normal force coefficients of the planar fin are lower than the grid fin in both models. Moreover, the performance of the planar fin as a stabilizer will be improved if its chord’s length is decreased and its span is increased. در پرنده‌هایی که دارای چند مرحله بال، سطوح کنترلی و پایدارکننده هستند، بالک‌های پایدارکننده که در انتها قرار دارند وظیفه پایداری پرنده را در ابتدای پرواز بر عهده دارند. در این نوع پرنده‌ها معمولاً گردابه‌های ناشی از جریان اطراف بال‌ها و بالک‌های کنترلی بالادستی موجب تضعیف عملکرد پایدار کننده‌ها می‌شود. بالک‌های مشبک به علت ماهیت شکلی که دارند اثرپذیری کمتری نسبت به بالک‌های مسطح دارند. در این حالت می توان با جایگزینی بالک مسطح بوسیله بالک مشبک عملکرد را بهبود داد. در این مقاله با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی به روش حجم محدود و استفاده از شبکه پیوندی در کنار بدنه، میدان جریان اطراف یک پرنده که از پایدار کننده مسطح و مشبک تشکیل شده، شبیه‌سازی شده است. ابتدا با شبیه‌سازی جریان اطراف یک مدل که نتایج آزمایشگاهی برای آن موجود بوده مدل آشفتگی مناسب انتخاب شده است. سپس برای یک پرنده‌ای که دارای بال و بالک کنترلی است دو سری پایدارکننده مسطح(PL1، PL2) و یک سری پایدارکننده مشبک طراحی شده است. با نصب این بالک‌ها به عنوان پایدارکننده برروی پرنده، رفتار متفاوتی از لحاظ ضرایب آیرودینامیکی پیدا می‌کنند. شبیه‌سازی برای اعداد ماخ 0.6، 0.7و 0.8 در زوایای حمله 0، 2، 4و 6 درجه انجام شده است. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد ممان پیچشی و ضریب نیروی عمودی بالک مسطح هر دو مدل نسبت به بالک مشبک پایین تر بوده و در بالک‌های مسطح با کاهش طول وتر و افزایش طول اسپن می‌توان عملکرد بهتری را به عنوان پایدار کننده بدست آورد. https://mme.modares.ac.ir/article_9613_93573dae6d994fbc216f1ed5a4758f1f.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 An Investigation of the groove shape preparation effects in the high frequency induction welding of the metal pipes بررسی اثر آماده سازی لبه‌ی ورق بر کیفیت اتصال در فرایند جوشکاری القایی لوله‌های فلزی 722 732 9614 FA سجاد قنبری کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران داود اکبری استادیار- عضو هیأت علمی-دانشگاه تربیت مدرس حسن مسلمی نایینی استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس Journal Article 1970 01 01 In this paper, the effect of high frequency induction welding parameters on the weld quality of welded pipes is studied. In this purpose, process parameters such as current, frequency and edge shape of the weld connection and their effects on the heat distribution are investigated. Experimental investigation is performed by using tensile test, metallography, and micro hardness. This reveals three regions with different grading and various thermo-mechanical treatments. The results show that the grain size decreases about 27 percents as the edge shape is improved. By conducting thermo-magnetic analysis, different current intensities and frequencies are evaluated in the creation of appropriate temperature distribution. The results show that with increasing the current and frequency, the heat-affected zone is expanded and other areas become smaller. The maximum increase of the average temperature in the weld edge, was about 42 percents from 1250 to 1500 amperes per unit increase of the frequency. Micro-hardness test is used to detect micro-structural phases of the weld zone.By comparing the results of the metallography and micro-hardness tests, more uniform weld width was observed with modified edge of the in welded samples. The results represent 18 percents of decrease in the weld width of the modified samples in comparison with samples without edge preparation. در این مقاله، اثر پارامترهای جوشکاری القایی فرکانس بالا بر روی بهبود کیفیت جوش در لوله‌های درزدار مطالعه و بررسی شده است. بدین منظور پارامترهای فرآیندی نظیر شدت جریان، فرکانس جوشکاری و همچنین شکل لبه‌ی اتصال بررسی شده و اثر آنها بر توزیع حرارت در ناحیه‌ی جوش مورد مطالعه قرار گرفته است. نمونه های تجربی مورد بررسی با انجام آزمون‌های کشش، متالوگرافی و میکروسختی ارزیابی و کیفیت سنجی شدند و نواحی متاثر از جوش شامل سه ناحیه با دانه بندی متفاوت و عملیات ترمومکانیکی مختلف شناسایی و مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهند که با اصلاح شکل لبه، بیشترین کاهش اندازه متوسط دانه‌ها در ناحیه فلز جوش و به میزان 27 درصد می‌باشد. همچنین با انجام تحلیل مغناطیسی- حرارتی، شدت جریان‌ها و فرکانس‌های مختلف برای ایجاد توزیع دمایی مناسب مدل‌سازی و ارزیابی شد. نتایج نشان می‌دهند که با افزایش شدت جریان و فرکانس جوشکاری، نواحی متاثر از حرارت گسترش یافته و سایر نواحی کوچکتر می‌شوند. بیشترین افزایش دمای متوسط لبه به ازای افزایش واحد فرکانس، از شدت جریان 1250 تا 1500 آمپر و در حدود 42 درصد بوده است. از آزمون سنجش ریزسختی برای تشخیص فازها در جوش استفاده شده است. با مقایسه نتایج حاصل از تست متالوگرافی و میکرو سختی منطقه جوش، عرض جوش یکنواخت‌تری در نمونه‌های جوش داده شده با لبه اصلاح شده مشاهده شد. همچنین نتایج بدست آمده نشان دهنده کاهش 18 درصدی در میزان عرض جوش در نمونه‌های مذکور نسبت به نمونه‌های بدون آماده سازی لبه بودند. https://mme.modares.ac.ir/article_9614_afb992000fcf79ef7a53fffde9c8e044.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Exergoeconomic performance analysis of ammonia-water regenerative Rankine cycle driven by solar energy and LNG as it’s heat sink بررسی عملکرد اگزرژی- اقتصادی سیکل رانکین بازیاب آب-آمونیاک با محرک انرژی خورشیدی و دفع حرارت به گاز طبیعی 733 744 9615 FA کورش جواهرده دانشیار و عضو هیئت علمی گروه مکانیک- دانشکده فنی- دانشگاه گیلان حامد حبیبی دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه گیلان محمد ذوقی فارغ التحصیل کارشناسی ارشد دانشگاه گیلان Journal Article 1970 01 01 In this research, ammonia-water regenerative Rankine cycle driven by solar energy and LNG as it’s heat sink in condenser, is simulated from the energy, exergy and exergoeconomic point of view. A relatively new method is used to implement pinch temperature difference in heat exchangers which causes improving of the thermodynamic performance and output power of the system. Also heat exchangers are simulated by using heat transfer correlations of shell and tube heat exchanger in details. The results of based condition showed the suitable performance of natural gas cycle from the thermodynamic and exergoeconomic point of view and notifies the importance of using the natural gas cycle. Solar collector and condenser of ammonia-water cycle because of their high cost value, are introducing as the components that shoud be more concidered from the exergoeconomic viewpoint. The parametric analysis results show that in high inlet pressure of ammonia-water turbine, the exergy efficiency and the total cost of the system heve more suitable values while the net output power of the system decreases. Also by changing the ammonia mass fraction, changing of output parameters has a complicated patern. Finally by increasing the pinch temperature difference in heat exchangers, the decreased amount of system’s thermodynamic performance is more than the amount of system’s economical performance improvement. در این تحقیق سیکل رانکین بازیاب آب- آمونیاک با محرک انرژی خورشیدی و دفع گرما به گاز طبیعی مایع شده در کندانسور، از منظر انرژی، اگزرژی و اگزرژی- اقتصادی شبیه‌سازی می‌شود. به منظور برقراری اختلاف دمای پینچ مبدل‌های حرارتی از یک روش نسبتا جدید استفاده شده که منجر به بهبود عملکرد ترمودینامیکی و افزایش توان خروجی سیستم می‌شود. همچنین با بکار بردن روابط جزییات انتقال حرارتی مربوط به مبدل حرارتی پوسته و لوله، مبدل‌های حرارتی شبیه‌سازی می‌شوند. نتایج حالت پایه نشان دهنده عملکرد مناسب سیکل گاز طبیعی از منظر ترمودینامیکی و اگزرژی-اقتصادی بوده و اهمیت به کارگیری سیکل گاز طبیعی را مشخص می‌سازد. کلکتور و کندانسور سیکل آب-آمونیاک نیز به عنوان اجزایی معرفی می‌شوند که باید بیشتر از سایر اجزا از منظر اگزرژی- اقتصادی مورد توجه قرار گیرند، چون بیشترین مقدار نرخ هزینه متعلق به این اجزا می‌باشد. نتایج تحلیل پارامتری نشان می‌دهد که در فشارهای بالای ورودی توربین آب-آمونیاک بازده اگزرژی و هزینه کلی سیستم مقادیر مناسب‌تری دارند در حالی که توان خالص خروجی سیستم کاهش می‌یابد. همچنین تغییرات پارامترهای خروجی با تغییر کسر جرمی آمونیاک دارای روند پیچیده‌ای می-باشد. در نهایت با افزایش اختلاف دمای پینچ در مبدل‌های حرارتی میزان افت عملکرد ترمودینامیکی سیستم بیشتر از میزان بهبود عملکرد اقتصادی سیستم می‌باشد https://mme.modares.ac.ir/article_9615_db7594703df912c1308b49012bbf81ea.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Numerical solution of flow and heat transfer of Bingham viscoplastic in cavity حل عددی جریان و انتقال حرارت ویسکوپلاستیک بینگهام درون حفره 745 755 9616 FA حسین صادقی دانشجو/دانشگاه یزد علی اکبر دهقان دانشگاه یزد محمد سفید دانشگاه یزد Journal Article 1970 01 01 The cavity problem always has been considered as a classic and fundamental problem. Specific materials like Bingham viscoplastic which is sort of Non-newtonian fluids shows resistance in a certain range of stress, calling yield stress, and almost acts like rigid body in this limited area. In case of increase applied stress, flows like fluid. Considering heat transfer in this type of material and investigate it, yield stress and viscosity variations with temperature as in practice we face will not be far-fetched. In the present work the numerical solution of the problem of Bingham material inside lid-driven cavity, investigating fluid flow and heat transfer in view of the changes in material properties has been done and results have shown with change in dimensionless numbers and parameters of Re=10-1000, Bn=1-2000, Pr=0.01-100 and E=5000-50000. In this study, using the finite volume method to discretize governing equations and the use of collocated grid, effect of viscosity and yield stress dependence to temperature compared with independence mode and then distribution of horizontal and vertical components of velocity, yield areas and flow inside cavity, center of vortex and then heat transfer due to the stream lines next to side walls, have been analyzed. جریان درون حفره همواره به عنوان یک مسأله‌ی کلاسیک و بنیادی مورد توجه بوده است. مدل هایی خاص مانند ویسکوپلاستیک بینگهام که از جمله سیالات غیر نیوتونی است، در محدوده‌ی مشخصی تنش، از خود مقاومت نشان می‌دهد و تقریباً شبیه جسم صلب رفتار می‌کند که تنش تسلیم آن نامیده می‌شود و در صورت افزایش تنش اعمالی به شکل سیال رفتار می‌کند. با در نظر گرفتن انتقال حرارت در این نوع ماده و حل و بررسی آن، تغییرات تنش تسلیم و ویسکوزیته با دما آنگونه که در عمل با آن مواجه هستیم دور از ذهن نخواهد ماند. در کار حاضر با حل عددی مسأله‌ی حفره با درپوش متحرک و ماده‌ی بینگهام درون آن، بررسی سیالاتی و انتقال حرارتی با در نظر گرفتن تغییرات خواص ماده، یعنی ویسکوزیته و تنش تسلیم با دما، صورت گرفته است و نتایج با تغییر اعداد بدون بعد و پارامترهای متفاوت جریان و انتقال حرارت، Re=10-1000، Bn=1-2000، Pr=0.01-100 و E=5000-50000 ارائه شده‌اند. در این پژوهش، با استفاده از روش حجم محدود برای گسسته سازی معادلات حاکم و بهره‌گیری از شبکه هم‌مکان، تأثیر وابستگی لزجت و تنش تسلیم به دما با حالت مستقل از دما مقایسه شده و سپس توزیع مؤلفه‌های افقی و عمودی سرعت، نواحی تسلیم و جریان داخل حفره، مرکز گردابه و عدد ناسلت روی دیوار‌های جانبی با توجه به خطوط جریان، بررسی و تحلیل شده‌اند. https://mme.modares.ac.ir/article_9616_9103820024efb30b451d006dc4ab3370.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Closed form solutions for inelastic cyclic bending of steel tubulars using continuous stress-strain model حل تحلیلی بسته خمش غیر‌ارتجاعی چرخه‌ای مقاطع لوله‌ای فولادی با مدل تنش-کرنش پیوسته 756 766 9617 FA مصطفی زین الدینی دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی جواد فاخری دانشگاه تهران محمد معتمدی دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی Journal Article 1970 01 01 The current paper deals with the cyclic softening/hardening and strain ratcheting behavior of circular steel tubes under repeated inelastic pure bending. A relatively simple closed-form solution is proposed to tackle the problem. Key physical features involved are the elastic after-effect, accumulated cyclic (creep type) ovalisation of the cross-section, cyclic plasticity including the Bauschinger effect, cyclic softening/hardening of the material and ratcheting effect. The moment-curvature formulation of the tube is derived in an ovalised configuration. Tvergaard stress-strain relation is used to describe the elasto-plastic stress–strain relationship of the material. This continuous nonlinear constitutive model considerably abridges the solution. A combined nonlinear kinematic/nonlinear isotropic hardening rule is used to describe the cyclic uniaxial stress-strain. The analysis of the low cycle pure inelastic bending of the tube is performed under a curvature-control regime. The cycle by cycle growth (creep type) in the ovalization of the cross-section is modeled using a modified version of the Bailey–Norton creep law. The model predictions are examined against a number of available test data on the inelastic monotonic and cyclic bending of tubes and reasonable agreements are observed. در این تحقیق اطلاعات حاصل از بررسی نظری رفتار نرم شوندگی/ سخت‌شوندگی و پدیده خرابی خمیری پیش‌رونده اعضای فولادی با مقطع لوله ای، تحت بارگذاری خمش خالص در محدوده غیر ارتجاعی ارائه می شود. در این مطالعه برای حل مسئله، از حل بسته ریاضی استفاده شده است. پدیده های فیزیکی مورد توجه در تحلیل شامل رفتار غیرارتجاعی مصالح، بیضی شدگی چرخه ای تجمعی سطح مقطع (مشابه رفتارخزش) و رفتار خمیری چرخه‌ای شامل اثرات بوشینگر، رفتار نرم‌شوندگی/ سخت‌شوندگی چرخه‌ای مصالح و پدیده خرابی خمیری پیش‌رونده است. روابط لنگر- انحنا بر پایه مقطع بیضی‌شده استخراج شده‌اند. رفتار مصالح در محدوده غیرخطی بر اساس معادله تنش- کرنش تورگارد لحاظ شده است که این امر موجب ساده‌سازی تحلیل شده است. یک مدل رفتاری ترکیبی شامل قانون سخت‌شوندگی پویای غیرخطی بعلاوه سخت‌شوندگی همسانگرد به منظور مدل‌سازی رفتار تنش- کرنش محوری چرخه‌ای در نظر گرفته شده است. تحلیل‌ها تحت بارگذاری خمش خالص تکرار‌شونده کم‌چرخه به صورت انحنا- کنترل انجام شده است. رشد چرخه به چرخه بیضی‌شدگی مقطع با استفاده از قانون اصلاح شده خزش بایلی- نیوتن در محاسبات لنگر خمشی آورده شده است پیش‌بینی‌های مدل با تعدادی از داده‌های تجربی در دسترس که به صورت آزمایش یکسویه و چرخه‌ای در محدوده خمیری بر روی لوله‌های فولادی انجام شده مقایسه شده است و نتایج محاسبات همخوانی قابل قبولی با داده‌های آزمایشگاهی دارند. https://mme.modares.ac.ir/article_9617_3da972c3ec85b6f3cc5306acf034fd23.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 Optimization of longitudinal finned-tube adsorber bed in an exhaust waste heat driven adsorption cooling system بهینه‏ سازی بستر جاذب لوله با فین ‏های طولی در سیستم تبرید جذب سطحی با بکارگیری حرارت اتلافی اگزوز 767 778 9618 FA سید بهزاد گل پرور فارغ التحصیل کارشناسی ارشد / دانشگاه فردوسی مشهد میلاد محمدزاده کوثری فارغ التحصیل کارشناسی ارشد / دانشگاه فردوسی مشهد حمید نیازمند دانشگاه فردوسی مشهد Journal Article 1970 01 01 The considerable amount of internal combustion engine waste heat through exhaust gases and the capability of adsorption cooling system to be driven by waste heats cause adsorption cooling systems to be interesting for vehicle air conditioning. Low specific cooling power of these systems leads them to be bulkier with respect to other cooling systems. Therefore, practical use of these system has been a challenge. One of the methods to enhance the system performance is adsorber bed optimization which is only feasible by numerical simulations. Hence, an exhaust waste heat driven adsorption cooling system with longitudinal finned-tube adsorber is simulated three dimensionally and considering heat and mass transfer details. Also, both the intra-particle and inter-particle mass transfer resistance has been taken into account in governing equations in order to study the effect of adsorbent particle diameter on the system performance. Results show that among the examined geometrical configurations, bed with 20 fin numbers and fin height of 10 mm is the optimum case corresponding to the maximum specific cooling power. In addition, adsorbent particle diameter in the range of 0.3-0.4 mm is the most suitable diameter for the adsorber bed packed with zeolite13x grains. میزان حرارت اتلافی قابل‏ توجه گازهای اگزوز موتورهای احتراق داخلی و قابلیت سیستم‏ های تبرید جذب سطحی در کار با حرارت‏ های اتلافی باعث شده است که سیستم‏ های تبرید جذب سطحی برای سرمایش و تهویه خودروها جالب توجه باشد. پایین بودن توان تبرید مخصوص این سیستم‏ ها باعث شده تا برای تامین سرمایشی معین، به نسبت سایر سیستم‏ های تبرید این سیستم‏ها حجیم ‏تر باشند که در نتیجه استفاده عملی از این سیستم‏ ها را در خودروها دچار چالش کرده است. بهینه ‏سازی هندسی بستر جاذب یکی از روش‏ های بهبود عملکرد این سیستم ‏ها است که این امر تنها از طریق روش‏ های عددی و شبیه ‏سازی میسر است. به همین منظور سیستم تبرید جذب سطحی شامل بستر لوله با فین‏ های طولی که با حرارت اتلافی گازهای اگزوز کار می‏کند، به صورت سه ‏بعدی و با در نظر گرفتن جزئیات فرآیندهای انتقال جرم و حرارت به روش حجم محدود مدلسازی شده است. همچنین برای مطالعه تاثیر قطر ذرات جاذب بر عملکرد سیستم، هر دو مقاومت انتقال جرم درون و برون ذره ‏ای در معادلات در نظر گرفته شده است. نتایج نشان داد که در بین آرایش‏ های هندسی مورد بررسی، بستر با 20 عدد فین، با ارتفاع فین 10 میلیمتر هندسه بهینه است که در این حالت بیشترین توان تبرید مخصوص حاصل می‏گردد. همچنین با بررسی تاثیر قطر ذرات جاذب بر عملکرد سیستم، قطر 0.3-0.4 میلیمتر مناسب ‏ترین قطر برای بستر مورد بررسی که حاوی ذرات زئولیت13x است، می‏ باشد. https://mme.modares.ac.ir/article_9618_fd348179ec677c5560d4cd9c3ffb6cd9.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 16 12 2017 02 19 A feasibility study on substitution of environmentally friendly refrigerants in common refrigeration systems امکان سنجی جایگزینی مبردهای سازگار با محیط زیست در سیستم های تبرید متداول 779 782 9619 FA مصطفی مافی استادیار دانشگاه بین المللی قزوین مرتضی شمالی دانش اموخته کارشناسی ارشد دانشگاه بین المللی امام خمینی حمیدرضا آجورلو دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه بین المللی امام خمینی Journal Article 1970 01 01 In the recent decades, due to environmental sustainability, abundance, availability and appropriate thermo-physical properties, natural refrigerants are being considered with potential of substitute refrigerants. In this study, Propylene (R1270), Propane (R290), Isobutane (R600a), R407c, R410a, R12, R22 and R134a have been investigated as refrigerant in common refrigeration systems. In the case studies, the thermodynamic and technical parameters of the cycle, using above mentioned refrigerants, have been investigated for common refrigeration systems in temperature range of -30°C to 10°C in the evaporator, and also for heat pump systems with a temperature range of 45°C to 60°C in the condenser. Finally, Propylene was introduced as a refrigerant to replace with synthetic refrigerants in the above mentioned temperature ranges in common refrigeration cycles. در دهه های اخیر مبردهای طبیعی به علت سازگاری با محیط‌زیست، در دسترس بودن و خواص مناسب ترموفیزیکی، به عنوان جایگزینی مناسب برای مبردهای مصنوعی در سیستم‌های برودتی، مطرح شده‌اند. در این پژوهش، مبردهای پروپیلن (R1270)، پروپان (R290)، ایزوبوتان (R600a)، R407c، R410a، R12، R22 و R134a برای استفاده در سیستم‌های تبرید متداول مورد بررسی قرار گرفته‌اند. در مطالعات موردی، پارامترهای ترمودینامیکی و فنی چرخه‌های تبرید متداول با استفاده از مبردهای مذکور در گستره‌ی دمایی 30- تا 10 درجه‌ی سلسیوس در تبخیرکننده و همچنین چرخه‌های پمپ گرمایی با گستره‌ی دمایی 45 تا 60 درجه‌ی سلسیوس در چگالنده مورد مطالعه و مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهند که پروپیلن، جایگزینی مناسب برای مبردهای مصنوعی در چرخه‌های تبرید متداول در بازه دمایی فوق‌الذکر است. https://mme.modares.ac.ir/article_9619_e4f67a0e4293245fba713c412fc63e28.pdf