دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 11 2020 10 22 Improvement of surface integrity of PDMS microchannel in the micro electrochemical discharge milling process بهبود یکپارچگی سطح در میکرو کانال ایجاد شده در پلی‌دی‌متیل سیلوکسان توسط میکرو فرزکاری تخلیه الکترو‌شیمیایی 265 2615 11078 FA ارسلان ترابی گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران محمدرضا رازفر استاد، گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران Journal Article In recent years, forming a 3D microfluidic channels on the electrical non-conductive material such as Polydimethylsiloxane (PDMS) in the micro-electromechanical system (MEMS) and medical applications is of great interest. Lithography is the most know process to create patterns on the PDMS however there are a few drawbacks to this process such as high operational cost and time, and sidewall angle. In all applications, the quality of the microchannel surface determines the performance of it. In this research as innovatively the electrochemical discharge milling (ECDM) which is known for lower operational cost and proper material removal rate (MRR) (i.e. process time), and is capable of creating patterns on electrical non-conductive material, was used to form a microchannel on the PDMS. To that end, the effect of process parameters such as electrolyte concentration, feed rate and cutting speed and voltage on the surface roughness and surface integrity deeply investigated. It was observed that ECDM is capable of creating patterns on the PDMS with surface integrity which is comparable with the lithography microchannel. It is also observed that decreasing the rotational speed from 10000 to 0 rpm results in increasing the surface roughness 2 to 4 times, this happens due to the increasing the thickness of the gas film around the tool, and subsequently increasing the flying sparks which results in higher surface roughness. Increasing the Voltage from 38 to 42 V results in 38% enhancement of surface roughness. The 25% electrolyte concentration results in lower surface roughness. در سال‌های اخیر ایجاد ساختارهای سه‌بعدی و کانال‌های کوچک هدایت کننده جریان سیال، بر روی مواد نارسانای جریان الکتریکی نظیر پلی‌دی‌متیل سیلوکسان (PDMS)، جهت کاربرد در سیستم‌های الکترومکانیکی و پزشکی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. عموما جهت ایجاد میکروکانال در پلی‌دی‌متیل سیلوکسان از فرایند لیتوگرافی استفاده می شود که از جمله محدودیتهای این فرایند می‌توان به زمان و هزینه بالای فرایند و دیواره‌های زاویه‌دار اشاره نمود. در تمامی مصارف، عملکرد کانال وابسته به کیفیت سطح آن است. در این پژوهش برای اولین بار فرآیند ماشین‌کاری تخلیه الکتروشیمیایی (ECDM) که با هزینه کم و نرخ براده برداری مناسب قادر به ایجاد کانال‌ بر روی مواد نارسانا است جهت ایجاد میکروکانال در پلی‌دی‌متیل سیلوکسان استفاده شده است. از سایر مزایای این روش میتوان به امکان دستیابی به عمقهای بالا اشاره کرد. بدین منظور تأثیر پارامترهایی فرایند نظیر غلظت الکترولیت، سرعت دورانی و پیشروی، اختلاف پتانسیل اعمالی بر کیفیت سطح و زبری سطح بررسی شد. ملاحظه شد که ماشین‌کاری تخلیه الکتروشیمیایی قادر است کانالهای با کیفیت سطح مشابه روش لیتوگرافی ایجاد کند. همچنین ملاحظه شد که با کاهش سرعت دورانی از 10000 دور بر دقیقه تا 0، زبری سطح 2 تا 4 برابر افزایش مییابد این امر بدلیل افزایش ضخامت فیلم گاز و افزایش جرقههای سرگردان از سطح ابزار و قطعه کار با کاهش سرعت دورانی رخ میدهد. همچنین مقدار زبری سطح کانال ایجاد شده با افزایش ولتاژ از 38 به 42 ولت، به‌اندازه 36 درصد افزایش می‌یابد. غلظت الکترولیت 25% منجر به بهترین زبری سطح در تمام نمونه شد.

https://mme.modares.ac.ir/article_11078_b015f24e9c4eaa54104d9abcbc99b2d0.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 11 2020 10 22 Numerical and experimental investigation of the effect of geometrical parameters on the springback metallic bipolar plates in the stamping process شبیه ‌سازی و مطالعه تجربی اثر پارامترهای هندسی صفحات دوقطبی فلزی پیل‌سوختی بر پروفیل برگشت فنری در فرآیند شکل‌دهی استمپینگ 2617 2628 11079 FA فرزاد احمدی خطیر گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس محمد مهدی برزگری آزمایشگاه تحقیقاتی فناوری پیل‌سوختی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر 0000-0001-8429-5536 Journal Article Today, the use of metallic bipolar plates in the fuel cell industry has attracted the attention of many researchers due to its much lower cost than thick graphite plates produced by machining. The best method for the production of metallic bipolar plates is forming process. Among the different forming methods, the stamping process has a higher production rate, simpler process, and lower production cost. One of the major problems in the formation of the metallic bipolar plates is the springback of the sheet after forming, which causes distortion and non-uniformity in the formed channels. In this study, the effects of geometrical parameters such as draft angle, corner radius, depth of channel and process parameter such as lubricant on filling profile as well as springback of formed sheet made of stainless steel 304 with a thickness of 0.1 mm were investigated. For this purpose, the simulation was performed using ABAQUS finite element software and the results were verified by experimental analysis. Then the outputs were evaluated by changing the input parameters in the simulation. The results showed that the draft angle and channel width had the most influence on the springback value of the formed plates. The results related to the process parameter such as the lubricant effect showed that the springback value is almost independent of the lubricant parameter. However, in quite equal conditions, the stress distribution in the corners and channel walls is much more uniform when using the lubricant. امروزه استفاده از صفحات دوقطبی فلزی در صنعت پیل‌سوختی به دلیل هزینه بسیار پایین‌تر آن نسبت به صفحات ضخیم گرافیتی که با روش ماشینکاری تولید می‌شوند، مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. بهترین روش برای تولید صفحات دوقطبی فلزی، استفاده از فرآیند شکل‌دهی است. در میان انواع روش‌های شکل‌دهی، فرآیند شکل‌دهی استمپینگ از سرعت تولید بالاتر، سادگی فرآیند و هزینه تولید پایین‌تری برخوردار است. یکی از مشکلات عمده شکل‏دهی صفحات دوقطبی فلزی، برگشت فنری ورق بعد از شکل‏دهی می‏باشد که موجب اعوجاج و عدم یکنواختی در کانال‏های شکل گرفته می‏گردد. در این پژوهش تاثیر پارامترهای هندسی همچون ابعاد و زاویه دیواره کانال، شعاع گوشه، عمق کانال و تاثیر پارامتر فرآیندی همچون روانکار بر پروفیل پرشدگی و برگشت فنری ورق شکل‏دهی شده از جنس فولاد زنگنرن 304 با ضخامت 1/0 میلیمتر بررسی گردید. به همین منظور، در ابتدا به کمک نرمافزار المان محدود آباکوس، شبیه‏سازی انجام شد و صحت نتایج به کمک آزمایش‏های تجربی بررسی شد. در ادامه با تغییر پارامترهای ورودی در شبیه‏سازی، خروجی‏های نامبرده مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که زاویه دیواره و پهنای کانال بیشترین تاثیر را بر مقدار برگشت فنری صفحات شکل‏دهی شده دارند. نتایج در ارتباط با پارامتر فرآیندی چون تاثیر روانکار نشان داد که مقدار برگشت فنری تقریبا مستقل از پارامتر روانکار است. اما در شرایط کاملا برابر، در حالت استفاده از روانکار، توزیع تنش در گوشه‏ها و دیواره کانال بسیار یکنواخت‏تر است.

https://mme.modares.ac.ir/article_11079_21f2a5c3244b531186b4e7f91d555861.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 11 2020 10 22 Experimental study of the Magnus effect on a rotating projectile بررسی تجربی اثر مگنس روی یک پرتابه چرخان 2629 2642 11080 FA فرشید عسکری دانشگاه صنعتی شریف محمدرضا سلطانی دانشگاه صنعتی شریف Journal Article A new experimental technique has been developed to measure the pressure distribution over the surface of a spinning wind tunnel model. The technique is unique in that all elements of the instrumentation, thus avoiding many of the technical problems and operational limitations associated with previous attempts to measure this effect. Surface pressure distributions were obtained for selected tip speed ratios for different angles of attack. The results obtained from the pressure profiles determine the Magnus forces and make it possible to interpret the boundary layer and the effects of separation. The pressure distribution on the surface of the model for rotational speeds up to 5000 rpm is obtained at different angles of attack. The results show that most of the Magnus force is created at the ends of the projectile. The validity of the data was established by comparing the integrated pressure values with directly measured balance data. The resulting pressure profiles provide a quantitative measure of the Magnus forces and allow interpretation of boundary layer and flow separation effects. Similar results were obtained by the numerical simulations and were compared with the experimental data. This new technique can be applicable to a variety of model configurations and Mach number regimes. یک روش تجربی جدید برای اندازه گیری توزیع فشار روی سطح یک مدل در حال چرخش در تونل باد توسعه داده شده است. در این تکنیک جدید که سنسورها و تجهیزات داده برداری داخل مدل درحال چرخش تعبیه شده اند از بسیاری از مشکلات فنی و محدودیتهای عملیاتی مرتبط با تلاشهای قبلی، جلوگیری می کند. توزیع فشار روی سطح برای سرعت های چرخشی تا 5000 دور بر دقیقه در زوایای مختلف حمله بدست آمده است. نتایج بدست امده از پروفیل های فشار، تعیین کننده نیروهای مگنس بوده و تفسیر لایه مرزی و اثرات جدایش جریان را امکان پذیر می سازند. در این روش علاوه بر تعیین نیروی مگنس، توزیع آن روی مدل نیز بدست می آید. نتایج بدست آمده نشان می دهد که قسمت اعظم نیروی مگنس در قسمتهای انتهایی پرتابه ایجاد می گردد. اعتبارسنجی داده ها با مقایسه مقادیر انتگرال توزیع فشار و مقایسه با داده های نیرویی بدست امده از سیستم بالانس تونل باد انجام شده است. نتایج مشابه با حل عددی به دست آمده و با داده های تجربی مقایسه شده است. این روش جدید قابلیت پیاده سازی روی انواع مدل ها و رژیم های جریان در تونل باد را دارا می باشد.

https://mme.modares.ac.ir/article_11080_3f13cf4ddf6fc50c0d39a1d5aeb57dd8.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 11 2020 10 22 Microstructure and mechanical properties of dual-phase steel produced by asymmetric rolling and short-term intercritical annealing ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد دوفازی تولید شده توسط نورد نامتقارن و آنیل میان بحرانی کوتاه‌مدت 2643 2651 11081 FA فاطمه یعقوبی دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل روح‌اله جماعتی دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل 0000-0002-4764-9910 حامد جمشیدی اول دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل Journal Article In the present study, using a new method, dual-phase (DP) steel with high strength and good ductility was produced from plain carbon steel with 0.16% carbon. The DP steel with ferrite-martensite structure was obtained using austenitizing, quenching, asymmetric cold rolling, and intercritical annealing at temperatures of 770 and 800 °C and short holding times of 1 and 5 min. Due to the application of uniform shear strain through asymmetric cold rolling, a uniform distribution of the martensite phase was observed in the RD-TD and RD-ND planes. By increasing the holding time, the volume fraction of martensite increased from 8% to 12% at 770 °C and from 10% to 33% at 800 °C for the holding times of 1 and 5 min, respectively. Hardness and strength improved with increasing temperature and time of intercritical annealing. The sample produced at a temperature of 800 °C and a time of 5 minutes showed excellent mechanical properties such as 244 HV hardness and 1020 MPa strength and 12.5% ductility. In addition, due to the high volume fraction of martensite and the consequent reduction of its carbon content, the hardness of this phase decreased and as a result, it showed significant plastic deformation and high strain hardening. The fracture surface of all produced DP steels mainly included dimples, which indicates ductile fracture behavior. در پژوهش حاضر با استفاده از روشی نوین، فولاد دوفازی با استحکام بالا و انعطاف پذیری مطلوب از فولاد ساده کربنی با 16/0% کربن، تولید شد. با استفاده از آستنیته کردن، کوئنچ، نورد سرد نامتقارن و آنیل میان بحرانی در دماهای C˚770 و C˚800 و زمان های کوتاه نگهداری 1 و 5 دقیقه، فولاد دوفازی با ساختار فریت-مارتنزیت به دست آمد. به دلیل اعمال کرنش برشی یکنواخت از طریق نورد سرد نامتقارن، توزیع یکنواختی از فاز مارتنزیت در صفحات RD-TD و RD-ND مشاهده شد. با افزایش زمان نگهداری، کسرحجمی مارتنزیت در دمای C˚770 از 8 به 12 درصد و در دمای C˚800 از 10 به 33 درصد به ترتیب در زمان‌های 1 و 5 دقیقه رسید. با افزایش دما و زمان آنیل میان بحرانی مقدار مارتنزیت افزایش و سختی و استحکام بهبود یافت. نمونه تولید شده در دمای C˚800 و زمان 5 دقیقه، خواص مکانیکی عالی از جمله سختی HV 244 و استحکام MPa 1020 و انعطاف‌پذیری 5/12% را از خود نشان داد. همچنین به دلیل بالا بودن کسرحجمی مارتنزیت و در پی آن کاهش کربن محتوی آن، سختی این فاز کاهش یافته و در نتیجه تغییرشکل پلاستیک قابل توجه و کرنش‌سختی بالایی را از خود نشان داد. سطح شکست اکثر فولادهای دوفازی تولید شده عمدتا شامل دیمپل بود که نشان دهنده‌ی رفتار شکست نرم است.

https://mme.modares.ac.ir/article_11081_77772713a7d7e02b10ca9bd90e4f6a31.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 11 2020 10 22 Numerical Simulation of Natural Draft Dry Cooling Tower of Yazd Combined Cycle Power Plant: Evaluation of the Louvre Angle Effect شبیه‌سازی عددی برج خنک‌کن خشک جریان طبیعی نیروگاه سیکل ترکیبی یزد: بررسی تأثیر زاویه لوور 2653 2670 11082 FA رضا مداحیان دانشگاه تربیت مدرس علی اکبر عباسیان آرانی دانشگاه کاشان محسن رشیدی نژاد دانشگاه کاشان Journal Article The main disadvantage of natural draft dry cooling towers is the influence of atmospheric conditions as ambient temperature and wind speed on the thermal performance. Wind disrupts the natural flow of air inside the tower creating vortices at the back and inside the tower that disrupts the air flow structure. When the wind blows, increasing the velocity of inlet air through the front louvers causes the air to pass through the behind louvers rather than outlet opening. The negative effect of this phenomenon reduces the cooling performance and consequently reduces the turbine production power in power plants. A good solution to this problem is to adjust the Louvers angle correctly. Therefore, in the present study, the thermal performance of the dry cooling tower was evaluated under the conditions of opening and closing the front louvers and changing their angle. In this regard, a natural draft dry cooling tower unit with the dimensions of the cooling tower located in combined cycle power plant was simulated in 3D using fluent software and the numerical results with the experimental data have been validated. The Realizable k-ε turbulent model is used to model the turbulent flow and the performance of the tower has been studied in three modes, including no wind, with the wind and the fully open louvers and with the wind and the semi-open louvers. According to the results, by partially removing the louvers to 60°, the heat transfer can be increased to 16% and the mass flow rate to 15%. عیب اصلی برج‌های خنک‌کن خشک جریان طبیعی، تأثیر شرایط جوی نظیر دمای محیط و وزش باد بر روی عملکرد حرارتی این نوع از برج‌ها است. وزش باد باعث اختلال در جریان طبیعی هوای درون برج شده و با ایجاد گردابه‌هایی در پشت و درون برج، ساختار جریان هوا را کاملاً مغشوش می‌کند. در هنگام وزش باد، سرعت هوای وارد شده از لوورهای جلوی برج به حدی زیاد است که به جای خروج از دهانه برج، از لوورهای روبرویی عبور می‌کند. اثر منفی این پدیده باعث کاهش قدرت سرمایی برج و در نتیجه کاهش توان تولیدی توربین در نیروگاه‌های سیکل ترکیبی میگردد. یک راهکار مناسب جهت رفع این مشکل، تنظیم صحیح و به موقع لوورها است. لذا در پژوهش حاضر عملکرد حرارتی برج خنک‌کن خشک در شرایط باز و بسته شدن لوورهای جلویی و تغییر زوایای آن‌ها مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این راستا، یک واحد برج خنک‌کن خشک جریان طبیعی مطابق با ابعاد برج مستقر در نیروگاه سیکل ترکیبی یزد به صورت سه‌بعدی و با بهره‌گیری از نرم‌افزار فلوئنت شبیه‌سازی شده و نتایج حاصل از حل عددی با نتایج تجربی اعتبارسنجی گردیده‌اند. جهت مدل‌سازی جریان مغشوش از مدل توربولانسی استفاده شده و عملکرد برج در سه حالت بدون وزش باد، با وزش باد و لوورهای کاملاً باز و با وزش باد و لوورهای نیمه باز مورد بررسی قرار گرفته است. مطابق نتایج، با نیمه باز گذاشتن لوورهای واقع تا زاویه °60 می‌توان انتقال حرارت را 16% و دبی جرمی را 15% افزایش داد.

https://mme.modares.ac.ir/article_11082_4bcd83a98bc4ee323ec93c0f0e704d04.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 11 2020 10 22 Experimental Investigation and Regression Analysis on Plastic Deformation of Sandwich Panels made of Reinforced Polymeric Foam under Explosive Loading بررسی تجربی و تحلیل رگرسیونی تغییر شکل پلاستیک ساندویچ پنل‌های کامپوزیتی تقویت شده با فوم پلیمری تحت بارگذاری انفجاری 2671 2678 11083 FA مجید حاتم پور گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران روح اله حسینی گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران مهدی حسن زاده دانشکده مهندسی نساجی، دانشگاه یزد، یزد، ایران خداداد واحدی گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران Journal Article In this paper, experimental investigation and regression analysis on plastic deformation of polyurethane composite sandwich panels reinforced with nanoclay under blast loading is investigated. For this purpose, polyurethane sandwich panels with different percentages of nanoclay and in different densities were prepared. The mechanical properties of nanoclay-reinforced foams were studied by tensile-compression test. Explosive shock tube device and C4 explosive material were used for explosive loading. Then, in order to investigate the effect of significant parameters such as the percentage of nanoclay and density of polyurethane foam on the displacement of composite sandwich panels and optimizing them for minimum deformation, the response surface methodology was used. The results obtained from the regression model at 95% confidence level indicate a very good agreement between the experimental results and the values predicted by the model. The high value of the correlation coefficient between the studied parameters and the amount of plastic deformation of the sandwich panel (R2 = 99%) indicate that the proposed model has a higher accuracy. Finally, the optimal conditions for achieving the minimum displacement of composite sandwich panels were determined as 1.57% nanoclay content and foam density of 130 kg/m3. در این مقاله، به بررسی تجربی و تحلیل رگرسیونی تغییر شکل پلاستیک ساندویچ پنل کامپوزیتی پلی‌یورتان تقویت شده با ذرات صفحه ای نانو رس تحت بارگذاری انفجاری پرداخته شده است. برای این منظور ساندویچ پنل پلی یورتان با درصدهای مختلف نانو رس و در چگالی های مختلف تهیه شد. خواص مکانیکی فوم های تقویت شده با نانو رس توسط آزمون کشش-فشار مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین از دستگاه لوله شوک انفجاری و ماده منفجره C4 به منظور بارگذاری انفجاری استفاده شد. در ادامه به منظور بررسی اثر پارامترهای موثر نظیر درصد نانو رس و چگالی فوم پلی یورتان بر میزان جابجایی صفحات ساندویچ پنل کامپوزیتی و بهینه سازی آنها به منظور کمترین تغییر شکل، از روش سطح پاسخ استفاده شد. نتایج بدست آمده از مدل رگرسیونی در سطح اطمینان 95% حاکی از مطابقت بسیار خوب نتایج تجربی و مقادیر پیش بینی شده توسط مدل بوده است. مقدار بالای ضریب همبستگی بین پارامترهای بررسی شده و میزان تغییر شکل پلاستیک ساندویچ پنل (R2= 99 %) حاکی از آن است که مدل ارائه شده از دقت بالاتری برخوردار بوده است. در پایان شرایط بهینه برای دستیابی به کمترین میزان جابجایی صفحات ساندویچ پنل کامپوزیتی بصورت 57/1 درصد نانو رس و چگالی فوم kg/m3 130 تعیین گردید.

https://mme.modares.ac.ir/article_11083_9877c66299c5b98d81fed12827d87e4b.pdf