علیرضا مرادخانی، حمیدرضا بهاروندی، مهدی تاجداری،
دوره ۱۲، شماره ۶ - ( ۱۲-۱۳۹۱ )
چکیده
چکیده- کاربیدبور (B۴C) با داشتن خواصی عالی چون سختی بالا، دانسیته کم و سطح مقطع بالا برای جذب نوترون، کاربردهای زیادی در تاسیسات هسته ای و صفحات زرهی سبک وزن دارد. با توجه به عدم زینترپذیری مناسب کاربیدبور، از رزین فنولیک (کربن) به عنوان کمک زینتر برای این سرامیک استفاده شده است. نمونه های بدون افزودنی و حاوی ۵٪ وزنی رزین فنولیک تهیه شده و در دمای ۲۲۰۰ به مدت یک ساعت زینتر شدند و خواص فیزیکی و مکانیکی نمونه های مذکور بررسی شد. دانسیته نسبی نمونه های شامل ۵٪ وزنی رزین فنولیک برابر ۹۵٪ و برای نمونه¬¬های فاقد افزودنی برابر ۸۲% دانسیته تئوری بدست آمد. همچنین افزایش قابل توجهی در بهبود خواص مکانیکی آنها نسبت به نمونه های فاقد افزودنی مشاهده شد؛ بطوریکه استحکام خمشی از ۲۶۴ به MPa۳۱۸، مدول الاستیسیته از ۴۴۵ به GPa۴۶۵، سختی ویکرز از ۳۰۲۰ به GPa۳۱۵۰ و مقادیر چقرمگی شکست از ۶/۲ به ۲/۴ بهبود یافت.
محمد طهرانی، نادر نریمان زاده، مجتبی معصوم نژاد،
دوره ۱۷، شماره ۴ - ( ۴-۱۳۹۶ )
چکیده
موفقیت‌های اولیه فیلتر کالمن در دهه ۶۰ میلادی در کارهای فضایی منجر به تلاش در به‌کارگیری آن در کاربردهای صنعتی معمول در دهه ۷۰ میلادی شد. این تلاش‌ها به‌سرعت مشخص کرد که یک دسته عدم تطابق بین فرضیات فیلتر کالمن و مسائل تخمین حالت در صنعت وجود دارد. برای مسائل صنعتی مدل دقیق سیستم و ماهیت آماری نویز فرایند به‌راحتی در دسترس نمی‌باشد. در این مقاله روشی نوین برای ترکیب دو فیلتر غیرخطی کالمن بی‌رد (UKF) و فیلتر اچ‌بینهایت بی‌رد (H∞ F) برای غلبه بر این عدم شناخت ارائه شده است که جواب میانی بین دو فیلتر را ارائه می‌دهد و در مسائل مختلف قابلیت اطمینان بیشتری نسبت به دو فیلتر دیگر دارد. از مشخصه‌های عملکردی این فیلتر بی‌نیازی از خطی سازی مسائل غیرخطی و حصول اطمینان از پاسخ مناسب‌تر نسبت به دو فیلتر دیگر با توجه به عدم شناخت ماهیت آماری نویز می‌باشد. بررسی‌ها نشان داد زمانی که در بخشی از تخمین فیلتر UKF و در بخشی دیگر فیلتر UHF بهتر عمل می‌کند، فیلتر دوگانه با ارائه یک تخمین بهینه می‌تواند نتایج بهتری ارائه کند. همچنین تحلیل واریانس مشخص کرد که فیلتر از مقاومت بالایی نسبت به ماهیت آماری نویز برخوردار است و به شکل مناسب می توان با تغییر متغیر آن جوابی مناسب یافت. صحت سنجی نتایج به کمک دو مسئله غیرخطی شبیه سازی سقوط آزاد و آونگ معکوس در حوزه مهندسی مکانیک بررسی شده است.
جواد رحمن نژاد، سید علی میربزرگی،
دوره ۱۷، شماره ۴ - ( ۴-۱۳۹۶ )
چکیده
در این مقاله، یک روش مرز غوطه‌ور-لتیس بولتزمن جدید برای شبیه سازی مسائل حرارتی همراه با شرط مرزی شار حرارتی ثابت توسعه داده شده است. در این روش شرط مرزی عدم لغزش با استفاده از روش اصلاح سرعت ضمنی و شرط مرزی شار حرارتی ثابت با توجه به اختلاف بین شار حرارتی مطلوب و شار محاسبه شده در روند حل اعمال می‌شود. اصلاح سرعت به عنوان یک جمله نیرویی به معادله بولتزمن افزوده می‌گردد و برای اصلاح دما، یک جمله چشمه/چاه گرمایی در معادله انرژی منظور می‌شود. حذف فرآیند پیچیده‌ی تولید شبکه، سادگی و کارآیی در عین حفظ دقت، از مزیتهای بارز روش پیشنهادی می‌باشد. با استفاده از این روش، جریان جابجایی آزاد حول یک استوانه دایروی داغ با شار حرارتی ثابت، درون محفظه‌ای با دیواره‌های سرد در اعداد رایلی ۱۰۳ تا ۱۰۶ مورد مطالعه قرار گرفته است. بعلاوه، اثرات تغییر موقعیت قطری استوانه بر الگوهای جریان و انتقال حرارت و همچنین توزیع عدد ناسلت محلی روی سطح استوانه و دیواره‌های محفظه بررسی شده است. نتایج حاصل، نشان می‌دهد که مکان وقوع عدد ناسلت بیشینه به شدت به موقعیت قطری استوانه وابسته است. با توجه به نتایج این شبیهسازیها، می‌توان اظهار داشت که روش حاضر قادرست شرط مرزی شار حرارتی ثابت را به درستی اعمال کند.
سینا صباغی فرشی، امیر راستی، محمد حسین صادقی، جواد هاشمی خسروشاهی،
دوره ۱۷، شماره ۱۰ - ( ۱۰-۱۳۹۶ )
چکیده
در این پژوهش فرایند انطباق تداخلی و تاثیر آن بر عمر خستگی قطعات سوراخ‌داری از جنس فولاد AISI۴۳۴۰ سخت‌کاری شده به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور، پین‌هایی از جنس تنگستن کارباید درون قطعات فولادی جازده شده و تحت آزمون خستگی با نسبت بار صفر و فرکانس ۱۰ هرتز قرار گرفتند. این آزمایش‌ها برای نمونه‌هایی با ۵ سطح تداخل و دو بار تکرار صورت گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که نیروی فشاری لازم برای جازنی پین در سوراخ با افزایش اندازه تداخل بیشتر می‌شود. بیشترین مقدار این نیرو نیز زمانی بود که پین به سطح زیرین نمونه رسیده و بیشترین حجم تغییرشکل انجام گرفت. شبیه‌سازی سه‌بعدی المان‌محدود فرآیند انطباق تداخلی نشان داد که توزیع تنشهای پسماند ایجاد شده در دیواره سوراخ به صورت فشاری و در فاصله دورتر از آن کششی می‌باشند. همچنین نتایج آزمون‌های تجربی خستگی حکایت از افزایش عمر خستگی نمونه‌ها تا میزان انطباق تداخلی ۱,۵% داشت. در این سطح، عمر خستگی نسبت به نمونه بدون انطباق، حدود ۲.۵ برابر است. ولی با افزایش تداخل تا ۲%، روند صعودی عمر خستگی متوقف می‌گردد. بررسی سطح مقطع شکست نمونه‌ها حاکی از آن بود که ترک‌های خستگی در نمونه‌های دارای انطباق پرسی از لبه سوراخ شروع به جوانه‌زنی می‌کنند. این در حالی است که در نمونه‌های بدون تداخل، محل آغاز جوانه‌زنی ترک در صفحه میانی سوراخ می‌باشد.
عادل اسماعیلی، مصطفی ورمزیار، محسن ورمزیار،
دوره ۱۸، شماره ۱ - ( ۱-۱۳۹۷ )
چکیده
بهینهسازی چیدمان توربین‌ها با هدف تولید بیشترین توان در یک مزرعه بادی ذاتا جزو مسایل پیوسته و غیرخطی محسوب می‌شود. در پژوهش حاضر، جهت خطی‌سازی قید اثر ویک و رابطه توان توربین از مدل ویک منفرد و فضای گسسته استفاده گردیده است. همچنین معیار قرارگیری یک توربین در ویک توربین دیگر نیز به صورت غیرمستقیم و خطی اعمال گردیده است. مدل ریاضی پیشنهادی در قیاس با مدل‌های ریاضی پیوسته غیرخطی، ضمن حفظ مزیت رسیدن به بهینه مطلق، دارای حجم محاسبات و زمان اجرای به‌مراتب کمتر و پایداری بالاتر است. قیاس نتایج پژوهش حاضر با نتایج مطالعات گذشته نشان می دهد که ممکن است الگوریتم های فراابتکاری به جواب بهینه مطلق نرسند. علاوه بر توان خروجی، مسایل زیست محیطی نیز می‌تواند بر چیدمان توربین‌ها، تاثیرگذار باشد که از آن جمله می‌توان به محدودیت در بیشینه صدای تولید شده در نقاط مشخصی از مزرعه یا اطراف آن اشاره نمود. به‌عنوان نمونه قید بیشینه شدت صدا نیز در مدل حاضر اعمال گردیده است. جهت محاسبه شدت صدا از فاصله اقلیدسی بر مبنای گسترش نیم‌کره‌ای و با لحاظ اثرات جذب اتمسفر استفاده شده است. با توجه به نتایج موجود می‌توان گفت که تحت شرایط مورد بررسی، قید سطح صدا می‌تواند کاهش نسبتا قابل توجهی در توان خروجی مزرعه بادی ایجاد نماید، لذا در انتخاب مزرعه می‌بایست به فاصله تا مناطق مسکونی توجه ویژه نمود. به علاوه میزان تاثیرگذاری تعداد سلول‌ها بر دقت نتایج مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد که ارتباط مشخصی میان توان بهینه و تعداد سلول‌ها وجود ندارد.
محمد نوابی، محمد حسینی،
دوره ۱۸، شماره ۱ - ( ۱-۱۳۹۷ )
چکیده
معادلات فضاپیما به طور کلی غیرخطی هستند بنابراین استفاده از تئوری‌های کنترل غیرخطی کمک می‌کند تا مسئله کنترل وضعیت فضاپیما در شرایط واقعی‌تری بررسی شود. روش خطی‌سازی پسخورد یک روش کنترل غیرخطی است که دینامیک‌های غیرخطی سیستم را به فرم جدیدی تبدیل می‌کند تا بتوان در طراحی ورودی کنترلی سیستم، از تئوری‌های کنترل خطی نیز استفاده نمود. تعیین توابع خروجی در خطی‌سازی ورودی-خروجی که حالت خاصی از خطی‌سازی پسخورد است، نقش مهمی بر پایداری دینامیک درونی سیستم دارد. معادلات سینماتیک در این مقاله برحسب کواترنیون‌ها بیان شده که موجب انتخاب این پارامترها به عنوان توابع خروجی می‌شود. همچنین از روش تنظیم‌کننده مربعی خطی که یک کنترل بهینه خطی است، برای طراحی کنترل‌کننده سیستم خطی شده در روش خطی‌سازی پسخورد و همچنین طراحی یک کنترل‌کننده وضعیت فضاپیما به صورت مجزا استفاده شده است. روش‌های کنترلی استفاده شده با توجه به محدودیت عملگرها، با معیار اولراینت که انتگرال خطای زاویه دوران حول محور اویلر است، مورد ارزیابی عملکرد قرار می‌گیرند. سپس معیارهای توان مصرفی و تلاش کنترلی عملگرها، برای مقایسه کنترل‌کننده‌ها در نظر گرفته شده‌اند. نتایج شبیهسازیها نشان می‌دهد که مقدار اولراینت برای روش خطی‌سازی پسخورد در تمام مانورهای تغییر وضعیت طراحی شده مقدار کمتری است. بررسی معیارهای توان و تلاش کنترلی نیز نشان می‌دهد که روش خطی‌سازی پسخورد نه‌تنها روش سریع‌تری می‌باشد بلکه عملگرها نیز رفتاری بهینه‌تر از خود نشان می‌دهند.
سعید فرساد، محمد علی اردکانی، فواد فرحانی،
دوره ۱۸، شماره ۴ - ( ۵-۱۳۹۷ )
چکیده
در اندازه‌گیری جریان دوبعدی توسط جریان‌سنج سیم‌داغ، حساسیت سنسور به تغییر جهت جریان (حساسیت جهت یا پاسخ زاویه-ای) از اهمیت زیادی برخوردار است. پاسخ زاویه‌ای سنسور، رابطه بین بردار سرعت جریان و انتقال حرارت از سنسور است که توسط تابع حساسیت تعیین می‌شود. در این مقاله با هدف بررسی دو تابع حساسیت شناخته شده (قانون کسینوسی و رابطه هینز) با استفاده از آزمایش‌های تونل باد، تاثیر عوامل مختلفی از جمله شرایط جریان (سرعت و جهت)، شرایط هندسی پراب (نسبت هندسی طول به قطر سنسور، l/d) و شرایط عملکردی پراب (دمای سنسور) بر محدوده قابلیت استفاده از قانون کسینوسی و مقدار ضریب حساسیت k بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد، بازه زاویه‌ای استفاده از قانون کسینوسی به شرایط جریان و شرایط هندسی پراب وابسته است. در صورتی که خطای اندازه‌گیری توسط قانون کسینوسی تا ۱% قابل قبول باشد، محدوده زاویه‌ای قابلیت کاربرد این قانون برای اندازه‌گیری جریان با سرعت‌هایی بیش از ۱۰ m/s، به حدود ±۳۰° میرسد. در نسبت‌های هندسی بالاتر از ۶۰۰، اندازه‌گیری توسط قانون کسینوسی از دقت خوبی برخوردار است. همچنین ضریب k، کاملا به شرایط جریان و شرایط هندسی پراب وابسته است، به نحوی که مقدار آن با افزایش زاویه و سرعت جریان و همینطور نسبت هندسی l/d، کاهش مییابد. نتایج این تحقیق در انتخاب و طراحی مناسب پراب برای افزایش دقت و بازه اندازه‌گیری دوبعدی جریان توسط جریان سنج سیم داغ قابل استفاده می باشد.
شیدخت رشیدداداش، مجتبی صدیقی، سهیل داریوشی،
دوره ۱۸، شماره ۴ - ( ۵-۱۳۹۷ )
چکیده
عموما ساختارهای ساندویچی با ابعاد بزرگ، از اجزاء کوچکتری تشکیل شده‌اند. این اجزاء با نوع خاصی از اتصالات به یکدیگر متصل میشوند. این اتصالات می‌توانند فلزی یا چسبی بوده و از نظر هندسی به منظور تحمل بارهای مختلف طراحی شده باشند. این در حالی است که مطالعات محدودی روی رفتار مکانیکی اتصالات سازه‌های ساندویچی صورت پذیرفته است. مقاله حاضر به بررسی رفتار دو نوع اتصال آلومینیومی با هندسه متفاوت تحت بارگذاری ضربه سرعت پایین می‌پردازد که این اتصالات بین دو سازه ساندویچی با رویه‌های کامپوزیت شیشه/ اپوکسی و هسته لانه زنبوری آلومینیومی استفاده شده و با استفاده از رزین اپوکسی به سازه ساندویچی متصل گردیده است . پس از ساخت نمونه‌ها، آزمون ضربه سرعت پایین بر روی نمونه‌های ساندویچی متشکل از دو نوع اتصال انجام شد و رفتار هر یک ار اتصالات تحت این نوع بارگذاری مورد بررسی قرار گرفت. بعلاوه به منظور شبیه سازی رفتار سازه‌های ساندویچی دارای اتصال، مدلسازی نمونه‌ها با استفاده از یک نرم افزار بر پایه روش المان محدود صورت پذیرفت. صحه گذاری نتایج شبیه سازی نرم افزاری با مقایسه نتایج عددی و تجربی، انجام شد و تطابق مناسبی بین نتایج حاصل از کار عددی با نتایج تجربی مشاهده گردید. سپس برای هر دو نوع اتصال، تاثیر افزایش طول و ضخامت بر رفتار سازه از طریق تحلیل پارامتری با استفاده از مدل المان محدود، مورد مطالعه قرار گرفت.
حسن منصوری، حمیدرضا زارعی،
دوره ۱۸، شماره ۴ - ( ۵-۱۳۹۷ )
چکیده
در این تحقیق، اثرات برخورد گلوله به یک مخزن سوخت با استفاده از روش المان محدود مورد بررسی قرار گرفته و با نتایج تجربی مقایسه شده است. در اثر نفوذ گلوله یک فشار داخلی بزرگ از جانب سوخت به دیوارهای مخزن وارد می آید که به نوبه خود می تواند آسیب های ساختاری شدیدی را به آن متحمل سازد. مسئله برهم‌کنش سازه و سیال در نظر گرفته شده با استفاده از دیدگاه اویلری-لاگرانژی و توسط نرم‌افزار ال‌اس‌داینا حل شده است. مقایسه نتایج به دست آمده از شبیه‌سازی‌های انجام شده با نتایج تجربی نشان داده است که نرم‌افزار ال‌اس‌داینا با دقت مناسبی قادر است تا فازهای مختلف برخورد را مدلسازی نماید. در تحقیقات پیشین انجام شده بیشتر مرحله نفوذ گلوله و فاز کاویتاسیون به صورت عددی شبیه سازی شده است. در این تحقیق کلیه مراحل شامل نفوذ گلوله، فاز کاویتاسیون، تنشهای وارده به مخزن وخروج گلوله بررسی شده است. مقایسه کانتورهای تنش ون‌میسز دیواره‌های مخزن خالی و مخزن حاوی سیال نشان از ازدیاد ۳۰ درصدی ماکزیمم تنش ون‌میسز ایجاد شده در دیواره مخزن حاوی سیال نسبت به مقدار آن در مخزن خالی دارد. همچنین در این پژوهش علاوه بر آنچه در پژوهش‌های عددی قبل انجام شده است، مد خرابی مخزن حاوی مایع بصورت عددی تعیین شده است. نتایج عددی نشان می‌دهند که به دلیل وجود تنشهای وارد شده از جانب سیال بر جداره‌های مخزن حاوی سیال، مد خرابی ایجاد شده در آن با مد خرابی مخزن خالی کاملا متفاوت است.
مهران عبدالعلی پورعدل، شهرام خلیل آریا، صمد جعفر مدار،
دوره ۱۸، شماره ۴ - ( ۵-۱۳۹۷ )
چکیده
استفاده از انرژی‌های نو از جمله انرژی زمین گرمایی به سرعت در جهان در حال گسترش می‌باشد، منطقه سبلان در ایران پتانسیل بسیار خوبی برای تولید توان از منابع انرژی زمین گرمایی را دارا می‌باشد. در این مقاله یک چرخه‌ی ترکیبی تولید توان جدید (چرخه ترکیبی تبخیر آنی با چرخه دی‌اکسید کربن فوق بحرانی و رانکین آلی) با توجه به دو چاه با دما و فشار متفاوت برای منابع زمین گرمایی سبلان پیشنهاد شده است. برای چرخه رانکین آلی چهار سیال عامل مناسب در نظر گرفته شده و سپس چرخه ترکیبی پیشنهادی مورد تحلیل انرژی و اگزرژی قرار می‌گیرد. در این مطالعه برای مبدل‌های چرخه‌ی دی‌اکسید کربن یک روش برای پیدا کردن محل نقطه تنگش پیشنهاد شده و در انتها چرخه پیشنهادی نسبت به فشار جداسازها، دمای اواپراتور دوم و نسبت فشار چرخه دی‌اکسید‌کربن مورد بهینهسازی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که سیال ان-بوتان مناسبترین سیال برای چرخه رانکین می‌باشد، که در حالت بهینه برای چرخه پیشنهادی توان خالص ۱۹۹۳۴ کیلووات، بازده انرژی %۱۷,۰۵ و بازده اگزرژی %۶۵.۳۸ محاسبه شده است. طبق نتایج تحلیل اگزرژی توربین فشار پایین زمین گرمایی دارای بیشترین تخریب اگزرژی می‌باشد. نتایج نشان می‌دهد که برای چرخه‌ی پیشنهادی در این مقاله توان خالص تولیدی %۱۵.۲۹، بازده حرارتی %۱۷.۰۶ و بازده اگزرژی %۱۸.۳۵ نسبت به مطالعات قبلی بهبود یافته اند.
مجتبی حقگو، رضا انصاری خلخالی، ابوالفضل درویزه، محمدکاظم حسن زاده اقدم،
دوره ۱۸، شماره ۴ - ( ۵-۱۳۹۷ )
چکیده
در این تحقیق، یک مدل تحلیلی برای مطالعه‌ی رفتار دینامیکی و ویسکوالاستیک نانوکامپوزیت پلیمری استفاده شده است. مدل تحلیلی با استفاده از ادغام مدل میکرومکانیکی سلول واحد و مدل جامد خطی استاندارد به دست آمده است. اصل انطباق بولتزمن برای ایجاد روابط ساختاری استفاده شده است. ابتدا کرنش متناسب با فرایند آسایش به دست آمده است. سپس با استفاده از ایده‌ی خطی‌سازی اصل انطباق بولتزمن، پیشینه تنش به دست می‌آید. در پایان، تابع خزش مرتبط با مدول آسایش به دست می‌آید و حلقه هیسترزیس برای مواد نانوکامپوزیت ترسیم می‌شود. پاسخ خزش با زمان به صورت سینوسی تغییر می‌کند و تابعی از پیشینه تنش است. مدول‌های اتلاف و انباشتگی و رفتار ماده در فضای لاپلاس به ترتیب توسط مدل جامد خطی استاندارد و مدل میکرومکانیکی سلول واحد به دست آمده است. مدل جامد خطی استاندارد با موازی کردن مدل کلوین و مدل مکسول به دست می‌آید. مدل با نتایج آزمایشگاهی اعتبارسنجی شده است. تاثیرات ضخامت فاز میانی، درصد حجمی نانولوله‌ی کربنی و زاویه‌ی فازی بر حلقه هیسترزیس بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان می‌دهند که با افزایش درصد حجمی نانولوله‌ی کربنی و زاویه‌ی فازی سطح حلقه هیسترزیس به ترتیب کاهش و افزایش می‌یابند. همچنین ضخامت فاز میانی تاثیرات قابل توجهی بر رفتار دینامیکی نانوکامپوزیت دارد.
ثاراله عباسی، افشین غلامعلی پور،
دوره ۱۸، شماره ۴ - ( ۵-۱۳۹۷ )
چکیده
جریان نشتی نوک پره توربین یکی از عوامل موثر بر کاهش راندمان و عملکرد توربین‌های محوری است که می‌تواند موجب تخریب پره‌های توربین نیز گردد. لذا شناسایی و کنترل جریان نشتی نوک از اهمیت زیادی برخوردار است. در مقاله حاضر به بررسی اثر اندازه درز نوک و اعمال تغییر در شکل نوک پره به عنوان یک روش کنترلی غیرفعال بر ساختار جریان نشتی نوک و عملکرد کلی توربین پرداخته می‌شود. بدین منظور، تحلیل عددی جریان در یک توربین محوری دو طبقه با استفاده از نرم افزار سی اف ایکس انجام می‌گردد. به منظور اطمینان از صحت نتایج حاصله، منحنی‌های عملکرد توربین با نتایج تجربی مقایسه و تطابق خوبی مشاهده گردید. با در نظر گرفتن چهار درز نوک مختلف (از %۰,۵ تا %۳ اسپن پره)، منحنی‌های عملکرد توربین مورد بررسی قرار می‌گیرند. مشخص می‌گردد که افزایش اندازه درز نوک منجر به کاهش راندمان و افزایش افتهای موجود در توربین محوری می‌گردد. در ادامه به بررسی اعمال روش کنترلی غیرفعال (در دوازده حالت مختلف) از طریق تغییر شکل هندسه نوک پره به نحوی که اندازه درز نوک از لبه حمله تا فرار به صورت متغیرمی‌باشد. نتایج نشان می‌دهند که با تغییر شکل هندسی نوک پره، جریان نشتی نوک و بالتبع ورتکس‌های ایجاد شده تضعیف می‌گردند که این امر منجر به کاهش ضریب افت رتور می‌گردد. مشاهده کانتورهای جریان از ایجاد دمای کمتر در منطقه نوک پره به واسطه ایجاد جریان نشتی نوک ضعیف‌تر خبر می‌دهد که این امر به خنک‌کاری پره‌های توربین کمک می‌کند.
طیب نازقلیچی، فرشاد ترابی، وحید اصفهانیان،
دوره ۱۸، شماره ۴ - ( ۵-۱۳۹۷ )
چکیده
افزایش ظرفیت باتری‌های سرب-اسید و کاهش زمان شارژ آنها در دمای پایین از چالش‌های اصلی طراحان و سازندگان باتری‌ها است. خصوصیت‌های هندسی صفحه‌های باتری مانند ضخامت و سطح فعال بیشینه از جمله متغیرهای موثر بر عملکرد باتری است. از این رو تعیین بهترین مقدار برای این متغیرهای مستقل، یک مساله مهم برای این صنعت است. در مطالعه حاضر، با استفاده از مدل بی‌بعد باتری‌های سرب-اسید یک کد عددی به‌روش دینامیک سیالات محاسباتی ایجاد شده است تا رفتار باتری توسط آن شبیه‌سازی شود. در گام بعدی با استفاده از روش صفحه پاسخ، تعداد ۵۰ اجرا برای شبیه‌سازی پیشنهاد شده است. با استفاده از پاسخ‌های به‌دست آمده از اجراها، برای هر پاسخ (ظرفیت، زمان شارژ و دما) یک مدل تجربی به‌صورت تابعی از متغیرهای مستقل استخراج و از مدل‌های تجربی به‌عنوان تابع‌های هدف برای بهینهسازی استفاده شده است. نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که در ضخامت‌های الکترود مثبت ۰,۰۷۸ cm، الکترود منفی ۰.۰۵۳ cm و جداکننده ۰.۰۴ cm و همچنین بیشینه سطح فعال ۸۰ cm-۱ برای هر دو الکترود، بیشترین ظرفیت و کمترین زمان شارژ و کمترین دما به‌دست می‌آید. برای مطالعه بهینه سازی حاضر، دقت و صحت آزمایش انجام شده توسط یک آزمون صحت‌سنجی تایید شده است. مطالعه حاضر اثبات کرده است که با تغییر خصوصیت‌های هندسی باتری می‌توان عملکرد آن‌را بهبود بخشید.
جعفر گردابی، امیر حسین نیک سرشت،
دوره ۱۸، شماره ۴ - ( ۵-۱۳۹۷ )
چکیده
مسئله برخورد گوه به سطح آزاد سیال کاربردهای مهمی در زمینه‌های مختلف مهندسی و در صنایع دریایی دارد و محاسبه نیروی وارد به گوه به خصوص در لحظات اولیه برخورد مورد علاقه بسیاری از محققان می باشد. هدف این مقاله حل عددی برخورد گوه به سیال نیوتنی و سیال غیرنیوتنی هرشل بالکلی دایلاتنت با استفاده از روش لاگرانژی هیدرودینامیک ذرات هموار با تراکم پذیری ضعیف است. برخی سیالات غیرنیوتنی مانند سیال دایلاتنت یا هرشل بالکلی دایلاتنت به دلیل داشتن خاصیت غلیظ شوندگی در محل اعمال تنش، در برابر ورود گوه به سیال از خود مقاومت نشان می دهند. در این تحقیق از الگوریتم پیش بینی و تصحیح جهت حل معادلات استفاده شده است. جهت ایجاد پایداری از تصحیح چگالی(در سیالات نیوتنی و غیرنیوتنی) و ویسکوزیته مصنوعی (فقط در سیال نیوتنی) استفاده شده است. جهت اعتبار سنجی سطح آزاد و بررسی صحت استفاده از سیال هرشل بالکلی دایلاتنت مسئله شکست سد با استفاده از شرط مرزی انعکاسی حل شده است. در ادامه مسئله برخورد گوه به سیال نیوتنی صحت سنجی شده و با تغییر سه پارامتر لزجت، تنش تسلیم و توان نرخ برش در سیال هرشل بالکلی و استفاده از شرط مرزی نیروی دافعه موناقان مسئله برخورد شبیه سازی شده و نتایج آن به صورت مقادیر نیرو، ضریب فشار و سرعت گوه با هم و همچنین با نتایج آزمایشگاهی سیال نیوتنی مقایسه شده است. جهت صرفه‌جویی در زمان، مقادیر اولیه فشار هیدرواستاتیکی از ابتدا به سیال اعمال می شود.
علیرضا باقری، محمدرضا طرقی نژاد، ابوذر طاهری زاده،
دوره ۱۸، شماره ۴ - ( ۵-۱۳۹۷ )
چکیده
در این پژوهش، کامپوزیت سه لایه برنج- فولاد IF- برنج به روش فرایند نورد سرد پیوندی ساخته شد و خواص شکل‌پذیری آن مورد بررسی قرار گرفت. بدلیل کارسختی بالای کامپوزیت حین فرایند نورد ، نمونه‌ها در دماهای آنیل ۵۰۰ تا ℃۷۰۰ و زمان ثابت ۱۰ دقیقه تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند. خواص شکل‌پذیری کامپوزیت به وسیله آزمون‌های کشش، ناهمسانگردی و اریکسن ارزیابی شد. نتایج نشان داد عملیات حرارتی بعد از نورد باعث رخ دادن پدیده تبلور مجدد در کامپوزیت و در نتیجه کاهش استحکام کششی و افزایش توان کرنش سختی می‌شود. ارتفاع گنبد ایجاد شده در آزمون اریکسن قبل از عملیات حرارتی، ۱۰/۵۳mm می‌باشد. با آنیل کردن کامپوزیت در دمای ℃۵۰۰، ارتفاع گنبد به ۱۴/۶۲mm میرسد. با بیشتر شدن دمای آنیل تا دمای ℃۶۰۰ به دلیل انرژی نقص در چیدن نسبتا بالای فولاد IF، تبلور مجدد تنها در لایه برنج رخ می‌دهد. اما با افزایش دمای آنیل به ℃۶۵۰ و محیا شدن نیروی محرکه، تبلور مجدد در همه لایه‌ها اتفاق افتاده و شیب تغییرات خواص شکل‌پذیری بیشتر می‌شود. به طوری که در دمای ℃۷۰۰ پدیده تبلور مجدد در کامپوزیت کامل شده و ارتفاع گنبد به بیشترین میزان خود یعنی۱۷/۲۹mm میرسد. همچنین با بیشتر شدن دمای آنیل، ناهمسانگردی قائم و صفحه‌ای به ترتیب افزایش و کاهش مییابد. با مقایسه خواص ناهمسانگردی کامپوزیت با ورق‌های برنج و فولاد IF در حالت تبلور مجددکامل، مشاهده شدکه تولیدکامپوزیت برنج- فولاد IF- برنج باعث بهبود ناهمسانگردی قائم در برنج و کاهش اثر منفی ناهمسانگردی صفحه ای در فولاد IF می‌گردد.
امید نجف زاده اصل، محمد حسین پل-، نبی اله رضایی،
دوره ۱۸، شماره ۴ - ( ۵-۱۳۹۷ )
چکیده
لوله‌های کامپوزیتی در طول استقرار در محل یا کارکرد، ممکن است تحت بارهای ضربه‌ای قرار گیرند. با تعیین خواص ضربه‌ای لوله‌های کامپوزیتی و بهره‌گیری از آنها در فرایند طراحی، صحت رفتار این سازه‌ها در شرایط بارگذاری ضربه‌ای تضمین می‌شود. در این پژوهش، رفتار لوله‌های کامپوزیتی شیشه/اپوکسی تحت بارگذاری دینامیکی محوری به صورت تجربی، بررسی شده است. همچنین تاثیر پارامترهایی نظیر چگالی الیاف، زاویه چیدمان الیاف، قطر داخلی لوله و انرژی ضربه بر میزان تخریب لوله‌ها نیز مورد مطالعه قرار گرفت. برای تهیه نمونه های کامپوزیتی از الیاف شیشه نوع E با دو چگالی متفاوت ۲۰۰ gr⁄m^۲ و ۴۰۰ gr⁄m^۲ استفاده شد. نمونه‌ها توسط یک فیکسچر، بر روی دستگاه سقوط وزنه دانشگاه تفرش قرار داده شدند و ضربه زن از ارتفاع ۲ متری بر روی آنها رها شد. نمودارهای نیرو-جابجایی برای هر آزمایش، استخراج و با یکدیگر مقایسه شدند. همچنین پارامتری به نام جذب انرژی ویژه، جهت مقایسه بهتر کارایی نمونه‌ها به عنوان انرژی ، برای نمونه‌های تمام آزمایش‌ها محاسبه شد. نتایج این پژوهش نشان داد که افزایش چگالی الیاف، تعداد لایه‌ها و قطر داخلی لوله، سبب افزایش انرژی جذب شده ویژه می‌شود. همچنین مشاهده شد که با افزایش انرژی ضربه دینامیکی محوری، خواص مکانیکی نمونه تغییر پیدا کرده و نمونه مستحکم‌تر خواهد شد.
نرگس مقدادی، هانیه نیرومند اسکویی، مجید سلطانی،
دوره ۱۸، شماره ۴ - ( ۵-۱۳۹۷ )
چکیده
امروزه سرطان یکی از عوامل اصلی مرگ و میر در جهان محسوب می‌شود و تفاوت بیولوژیکی افراد با یکدیگر موجب می‌شود که استفاده از یک برنامه‌ی درمانیِ واحد برای همه‌ی بیماران نتیجه‌ی مطلوبی نداشته باشد. به‌منظور شخصی‌سازی درمان، لازم است رفتار تومور در هر بیمار مشخص گردد؛ برای این منظور می‌توان از اطلاعات کلینیکی بیماران استفاده نمود. از میان روش‌های مختلف بررسی رشد تومورهای سرطانی، روش‌های مدلسازی به علت انعطاف پذیریِ بیشتر برای بررسی شرایط مختلف، مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته‌اند. مطالعات متعددی در زمینه بررسی تومورهای مغزی صورت گرفته است اما تنها مطالعات محدودی از تصاویر پزشکیِ خودِ بیمار برای شخصی‌سازی مدل رشد استفاده کرده‌اند. در مطالعه‌ی حاضر به بررسی رشد تومور مغزی با استفاده از مدلسازی ریاضی مبتنی بر تصاویر پزشکی ام آر پرداخته شده و اثر جرمی و ترم-های واکنش مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند؛ همچنین برای اولین بار پارامتر کسر درون سلولی برای ایجاد ارتباط میان مدل و تصاویر مربوط به تومور مغزی، به‌کار رفته است. نتایج پیش‌بینی شده با استفاده از دو معیار خطای جذر میانگین مربعاتِ کسر درون سلولی و ضریب دایس مورد مقایسه قرار گرفته‌اند. طبق این نتایج درنظر گرفتن اثر جرمی در مدل ریاضی رشد تومور مغزی موجب بهبود پیش‌بینی می‌شود. همچنین لازم است به منظور بهبود دقت پیش‌بینی، ترم واکنش مناسب با توجه به اطلاعات پزشکی بیمار در مدلسازی درنظر گرفته شود. از روش ارائه شده در این پژوهش می‌توان به‌عنوان مبنایی جهت شخصی‌سازی درمان در بیماران مبتلا به تومور مغزی استفاده نمود.
محمدرضا انصاری، مهدی اسماعیل پور،
دوره ۱۸، شماره ۴ - ( ۵-۱۳۹۷ )
چکیده
در مقاله حاضر جریان دوفازی آب و هوا روی سرریز پلکانی در حالت دو بعدی، تراکم ناپذیر و ویسکوز شبیه‌سازی شده است. بدین منظور از یک مدل عددی جدید با توانایی‌های بالا استفاده شده است که ترکیبی از دو مدل پایه می‌باشد؛ مدل حجم سیال (VOF) که از یک الگوریتم تعقیب سطح مشترک برای مدلسازی جریان دوفازی استفاده می‌کند و مدل دو سیالی که بر اساس معادلات متوسط گیری شده مکانی و زمانی بوده و نمی‌تواند سطح مشترک را به خوبی بازسازی نماید. مدل حاضر کاستی‌های هر دو مدل را مرتقع و نتایج را با دقت بالا ارائه می‌دهد. مسئله اساسی در مدل ترکیبی، انتخاب یک معیار مناسب جهت تغییر وضعیت بین دو مدل پایه است. این معیار بر اساس تخمینی از پراکندگی موضعی سطح مشترک در هر سلول می‌باشد. روش تدوین شده عددی در کار حاضر برای مطالعه تاثیر هوادهی در سرریز پلکانی، حفره‌هایی را در لبه بالایی پله‌ها بکار گرفته و مکش هوا و تاثیر آن بر توزیع جریان را بررسی نموده است.. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد در قسمت ابتدایی پلکان میزان پراکندگی پایین بوده و مدل ترکیبی بیشتر از مدل VOF بهره میبرد اما در پلکان‌های پایین که جریان پراکنده می‌شود مدل دوسیالی جایگزین می‌گردد. نتایج حاصل از مدل ترکیبی با ارائه کانتورهای کسر حجمی، فشار، سرعت و خطوط جریان با نتایج حاصل از مدل دوسیالی مقایسه شده است. مقایسه نتایج با یکدیگر نشان داده است که مدل ترکیبی نسبت به مدل پایه، با نتایج آزمایشگاهی انطباق بیشتری داشته و نتایج فیزیکی واقعی‌تری ارائه می‌دهد.
صابر یکانی مطلق، محمد مهدیزاده یوشانلوئی،
دوره ۱۸، شماره ۴ - ( ۵-۱۳۹۷ )
چکیده
امروزه نانو سیالات مغناطیسی به دلیل کاربرد های متنوع در زمینه‌های مختلف از جمله پزشکی و صنعت توجه بیشتری را به خود جلب کرده‌اند. در این مقاله، برای اولین بار طرحی برای پمپ کردن فروسیالات و نانو سیالات مغناطیسی توسط نیروی کلوین ناشی از میدان مغناطیسی غیر یکنواخت داخل میکروکانالها ارائه و با عنوان میکروپمپ فروهیدرودینامیکی (FHD) نامگذاری شد. سپس به بررسی عددی جریان نانوسیال مغناطیسی درون میکرو کانال با سطح مقطع چهارگوش در حضور میدان مغناطیسی ناشی از آهنربای دائم پرداخته شد. در کار حاضر، نانوسیال مغناطیسی متشکل از نانو ذرات اکسید آهن که به طور کاملا همگن درون سیال پایه آب مخلوط شده است، استفاده شده است. معادلات حاکم از اضافه کردن ترم نیروی حجمی کلوین به معادلات ناویر-استوکس حاصل شده که به روش حجم محدود و توسط الگوریتم پیزو گسسته شده است. برای مطالعه پارامترهای تاثیر گذار در عملکرد میکرو پمپ FHD، بازه‌ای منتخب از قطر نانوذرات، کسر حجمی نانوذرات، مغناطیس شوندگی اشباع، طول و عرض آهنربا مورد بررسی قرار گرفته‌اند. نتایج نشان داده‌اند که افزایش هر یک از پارامترهای مذکور منجر به افزایش سرعت در کانال میشوند که ناشی از افزایش نیروی کلوین در طول کانال می‌باشد. تاثیر قطر نانوذرات مغناطیسی بر سرعت ایجاد شده در کانال نسبت به پارامترهای دیگر بیشتر بود. همچنین آهنربا در حالت عمودی سرعت بیشتری را نسبت به حالت افقی ایجاد می‌کند.
احمد قاسمی قلعه بهمن، علی خاکباز،
دوره ۱۸، شماره ۴ - ( ۵-۱۳۹۷ )
چکیده
این مطالعه با هدف بررسی ارتعاشات عرضی صفحات گرافن تک‌لایه و دولایه واقع در محیط الاستیک بر اساس تئوری تغییر شکل مرتبه سوم برشی با در نظر گرفتن اثر نیروی محوری و در غالب نظریه الاستیسیه غیرموضعی ارینگن انجام شده است که در آن معادلات حاکم بر حرکت با استفاده از اصل همیلتون بدست آمده است. برتری مدل پیوسته غیرموضعی مورد مطالعه نسبت به همتای موضعی آن، در نظر گرفتن اثر اندازه روی رفتار مکانیکی سازه می‌باشد. نتایج حاصل از یک تحلیل فرکانس طبیعی برای شرایط مختلف مانند تأثیر اندازه و نسبت ابعادی، نیروی محوری، ضریب غیرموضعی و اثرات ناشی از تغییر در خواص سفتی محیط الاستیک اطراف با استفاده از روش ناویر و برای شرایط مرزی تکیه‌گاه ساده بدست آمده است. با توجه به اینکه در صفحه گرافن دولایه، سیستم دارای یک مود ارتعاشی هم‌فاز ویک مود ارتعاشی غیرهمفاز با اختلاف فاز ۱۸۰ درجه است، تأثیر نیروی ون‌دروالس در هر دو مود ارتعاشی مورد بررسی قرار گرفته و نشان داده شد که نیروی ون‌دروالس اثری روی مود ارتعاشی هم‌فاز نداشته و با افزایش آن فرکانس غیرهمفاز افزایش مییابد. همچنین مشخص شد که پارامتر غیرموضعی یک پارامتر ثابت نبوده بلکه مقدار آن به اندازه و ساختار اتمی مانند آرایش کایرال یا زیگزاگ و حتی به نوع شرایط مرزی وابسته است.
