ORIGINAL_ARTICLE
محاسبه میزان هدررفت گاز طبیعی از یک حفره در خطوط لوله توزیع گاز زیر زمینی
در این تحقیق با استفاده از روش عددی به محاسبه میزان نشتی گاز طبیعی از یک سوراخ کوچک واقع بر سطح جانبی لولهای در خطوط توزیع گاز طبیعی روزمینی و مدفون در خاک پرداخته شده است. هندسه مورد بررسی توسط نرمافزار Gambit طراحی و شبکهبندی شده و سپس حل عددی توسط نرمافزار Fluent انجام شده است. سیال مورد نظر، تراکمپذیر با رفتار گاز ایدهآل و جریان بهصورت آشفته میباشد و خاک، بهصورت یک ناحیه متخلخل در نظر گرفته شده است. نتایج بهدست آمده نشان میدهد که در سوراخهای با قطر کوچک، سرعت تخلیه به سرعت صوت رسیده و بهاصطلاح خفگی در جریان رخ میدهد. همچنین نتایج حاصل از برازش دادهها نشان دهنده این است که دبی حجمی گاز نشتیافته، یک رابطه خطی با فشار و رابطه درجه دو با قطر سوراخ دارد. برای لولههای زیر زمینی، در سوراخهای با قطر کوچک نسبت به سوراخهای بزرگ، عمق نفوذ گاز در داخل خاک بیشتر اما دبی حجمی گاز نشت یافته کمتر میباشد. در انتها به منظور کاربرد نتایج برای صنایع گاز طبیعی، روابط همبستهای برای محاسبه نشت گاز در حالتهای لوله رو زمینی و زیر زمینی ارائه شده است.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6770_fd0f168dae6676a7909784d1973aa05d.pdf
2017-11-22
1
10
گاز طبیعی
میزان نشتی
لوله مدفون
شبیهسازی عددی
فلوئنت
امیر
ابراهیمی مقدم
amir_ebrahimi_051@yahoo.com
1
کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران
LEAD_AUTHOR
محمود
فرزانه گرد
imchm@yahoo.co.uk
2
استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران
AUTHOR
مهدی
دیمی دشت بیاض
meh_deimi@yahoo.com
3
استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران
AUTHOR
[1] Ebrahimi-Moghadam A., Farzaneh-Gord M., and Deymi-Dashtebayaz M., Correlations for estimating natural gas leakage from above-ground and buried urban distribution pipelines, Journal of Natural Gas Science and Engineering, Vol. 34, pp. 185-196, 2016.
1
[2] H. Y. et al., Analysis of natural gas pipeline accident hazards quantitative, China Safety Science, Vol. 13, No. 6, pp. 21-24, 2003.
2
[3] Flatt R., A singly-iterative second-order method of characteristics for unsteady compressible one-dimensional, Communications in applied numerical methods, Vol. 1, No. 6, pp. 269-274, 1985.
3
[4] Costello K., Lost and unaccounted-for gas: Challenges for public utility regulators, Utilities Policy , Vol. 29, No. 1, pp. 17-24, 2014.
4
[5] Arpino F., Dell’Isola M., Ficco G., and Vigo P., Unaccounted for gas in natural gas transmission networks: Prediction model and analysis of the solutions, Journal of Natural Gas Science and Engineering , Vol. 17, No.1, pp. 58-70, 2014.
5
[6] Montiel H., Vìlchez J., Arnaldos J., and Casal J., Historical analysis of accidents in the transportation of natural gas, Journal of Hazardous Materials, Vol. 51, No. 1-3, pp. 77-92, 1996.
6
]7[ جابری خسروشاهی علیرضا، حسین پور سیامک، نورالهی بسطام نوراله، شبیهسازی جریان و تعیین دبی گاز خروجی هنگام شکست کامل لوله با در نظر گرفتن خواص گاز واقعی، نخستین کنفرانس بینالمللی نفت، گاز و پتروشیمی با رویکرد توسعه پایدار (ارتباط دانشگاه با صنعت)، تهران، ایران، 1393.
7
[8] Nouri-Borujerdi A., Transient modeling of gas flow in pipeline following catastrophic failure, Mathematical and Computer Modelling, Vol. 54, No. 11-12, pp. 3037-3045, 2011.
8
[9] Montiel H., Vìlchez J., Casal J., and Arnaldos J., Mathematical modelling of accidental gas releases, Journal of Hazardous Materials, Vol. 59, No. 2-3, pp. 211-233, 1998.
9
[10] Woodward J. L., and Mudan K. S., Liquid and gas discharge rates through holes in process vessels, Journal of Loss Prevention in the Process, Vol. 4, No. 9, pp. 161-165, 1991.
10
[11] Yuhu D., Huilin G., Jing᾿en Z., and Yaorong F., Mathematical modelling of gas releases through holes in pipelines, Chemical Engineering Journal, Vol. 92, No. 1-3, pp. 237-241, 2003.
11
[12] Lu L., Zhang X., Yan Y., Li J. M., and Zhao X., Theoretical Analysis of Natural-Gas Leakage in Urban Medium-Pressure Pipelines, Journal of Environment and Human, Vol. 1, No. 2, pp. 71-86, 2014.
12
[13] Jo Y., and Ahn B., A simple model for the release rate of hazardous gas from a hole on high-pressure pipelines, Journal of Hazardous Materials, Vol. 97, No. 1-3, pp. 31-46, 2003.
13
[14] Oke A., Mahgerefteh H., Economou I., and Rykov Y., A transient outflow model for pipeline puncture, Chemical Engineering Science, Vol. 58, No. 20, pp. 4591-4604, 2003.
14
]15[ نورالهی احسان، داورپناه سید احسان، برادران رحیمی اصغر، شبیهسازی نشتی خطوط لوله گاز با استفاده از روش مشخصهها، دوازدهمین کنفرانس دینامیک شارهها، بابل، ایران، 1388.
15
[16] Kostowski W. J., and Skorek J., Real gas flow simulation in damaged distribution pipelines, Energy, Vol. 45, No. 1, pp. 481-488, 2012.
16
[17] Engineering Data Book, Twelfth Edittion, Gas Processors Suppliers Association (GPSA), Oklahoma, 2004.
17
[18] FLUENT 6.3 User᾿s Guide, February 2003.
18
[19] Versteeg H. K., and Malalasekera W., An introduction to computational fluid dynamics; the finite volume method, Longman Scientific and Technical, London, 1995.
19
[20] Launder B. E., and Spaldind D. B., The numerical computation of turbulent flows, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, Vol. 3, No. 2, pp. 269-289, 1974.
20
[21] Ewing R. E., Wang J., and Weekes S., On the simulation of multicomponent gas flow in porous media, Applied Numerical Mathematics, Vol. 31, No. 4, pp. 405-427, 1999.
21
[22] Itoh O. T., Thermal properties of soils, CRREL, United States, 1981.
22
[23] Ergun S., Fluid flow through packed columns, Chem. Eng. Prog., Vol. 48, No. 2, pp. 89-94, 1952.
23
]24[ جابری خسروشاهی علیرضا، ارزیابی و تحلیل مقدار گاز طبیعی تخلیه شده از لوله به محیط، پایاننامه مقطع کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی سهند، 1393.
24
[25] Handbook of Polyethylene Pipe, Second Edittion, Plastics Pipe Institute (PPI), Decker Court , 2007.
25
ORIGINAL_ARTICLE
پیشبینی عملکرد پمپ گریز از مرکز بهعنوان توربین و تأثیر پرههای جداکننده
پمپهای گریز از مرکز با توجه به سادگی طراحی و ساخت نسبت به توربینهای هیدرولیکی، بهصورت معکوس بهعنوان توربین نیز مورد استفاده قرار میگیرند. کاربرد پمپهای شعاعی بهعنوان توربین باعث تغییراتی در مشخصههای عملکردی آن میگردد. در این بررسی، یافتن نقطه بهینه کارکرد پمپ در حالت توربین به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته و منحنیهای عملکردی با روش شبیهسازی عددی استخراج شده است. با توجه به اینکه پرههای جداکننده بهعنوان روشی برای بهبود عملکرد توربوماشینها مورد استفاده قرار گرفتهاند، در این بررسی نیز علاوه بر شبیهسازی کارکرد پمپ اصلی بهعنوان توربین، به تأثیر پرههای جداکننده بر عملکرد پمپ بهعنوان توربین پرداخته خواهد شد. شبیهسازی با روش حجم محدود برای حل معادلات اساسی جریان انجام گرفته است. معادلات مومنتم و پیوستگی به صورت متوسط زمانی استفاده شده و از جملهی چشمه برای اثرات شتاب کریولیس و جانب مرکز استفاده میگردد. با توجه به ماهیت آشفته جریان در داخل توربین، مدل آشفتگی k-ω SST با تابع دیواره استاندارد مورد استفاده قرارگرفته است. تحلیل شبه پایا توسط روش چند دستگاه مختصاتی انجام پذیرفته و نتایج توسط رابط روتور ایستا استخراج میگردد. نتایج حاکی از افزایش دبی مربوط به نقطهی بهترین راندمان به هنگام کارکرد توربینی بوده و از طرف دیگر توان پمپ بهعنوان توربین با پرههای جداکننده افزایش یافته است. در برابر این افزایش توان، احتمال وقوع پدیده کاویتاسیون در حضور پرههای جداکننده کاهش مییابد.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6768_f0ff51363fdf4896a2c2e40e15a0d7ae.pdf
2017-11-22
11
20
پمپ شعاعی
پمپ بهعنوان توربین
پرهی جداکننده
حل عددی
پدیده کاویتاسیون
میر بیوک
احقاقی
ehghaghi@tabrizu.ac.ir
1
دانشیار، دانشگاه تبریز، دانشکده فنی مهندسی مکانیک، تبریز، ایران
AUTHOR
محمد
وجدی
vajdi@uma.ac.ir
2
استادیار، دانشگاه محقق اردبیلی، دانشکده فنی و مهندسی، اردبیل، ایران
LEAD_AUTHOR
محمد
نمازی زاده
m_namazizadeh@sbu.ac.ir
3
دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه تبریز، دانشکده فنی مهندسی مکانیک، تبریز، ایران
AUTHOR
[1] Gleick H., Peter Water and energy, Annual review of energy and the environment 19, No. 1, pp. 267-299, 1994.
1
[2] S. Sheng Yang, K. Fan-Yu, Fu Jian-Hui X. Ling, Numerical research on effects of splitter blades to the influence of pump as turbine, International Journal of Rotating Machinery, Vol. 2012, 2012.
2
[3] Chapallaz Jean-Marc, P., Eichenberger G., Fischer Manual on pumps used as turbines, 1992.
3
[4] Amelio, Mario S., Barbarelli, A one-dimensional numerical model for calculating the efficiency of pumps as turbines for implementation in micro-hydro power plants, In ASME 7th Biennial Conference on Engineering Systems Design and Analysis, American Society of Mechanical Engineers, pp. 65-72. 2004.
4
[5] Singh, Punit, F. Nestmann, An optimization routine on a prediction and selection model for the turbine operation of centrifugal pumps, Experimental Thermal and Fluid Science, 34, No. 2, pp. 152-164, 2010.
5
[6] S. Derakhshan, A. Nourbakhsh, Experimental study of characteristic curves of centrifugal pumps working as turbines in different specific speeds, Experimental thermal and fluid science, 32, No. 3,pp.: 800-807, 2008.
6
[7] Sharma K., Small hydroelectric project-use of centrifugal pumps as turbines, Technical Report, Kirloskan Electric Co., Bangalore, India, 1985.
7
[8] Wong W., Application of centrifugal pumps for powers generation, World Pump, pp. 348–381, 1987.
8
[9]Ramos H., and Borga A.. Pumps as turbines: an unconventional solution to energy production, Urban Water, Vol. 1, No. 3, pp. 261-263, 1999.
9
[10] Derakhshan S., Nourbakhsh A., Theoretical, numerical and experimental investigation of centrifugal pumps in reverse operation, Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 32, No. 8, pp.1620-1627, 2008.
10
[11] Anderson H., Modern developments in the use of large single-entry centrifugal pumps, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Vol. 169, No. 1, pp. 141-161, 1955.
11
[12] Derakhshan S., Mohammadi B., Nourbakhsh A., Efficiency improvement of centrifugal reverse pumps, Journal of Fluids Engineering, Vol. 131, No. 2, pp. 021103, 2009.
12
[13] Derakhshan S., Mohammadi B., Nourbakhsh A., The comparison of incomplete sensitivities and Genetic algorithms applications in 3D radial turbo machinery blade optimization, Computers & Fluids, Vol. 39, No. 10, pp. 2022-2029, 2010.
13
[14] Singh, Punit, and Franz Nestmann. Internal hydraulic analysis of impeller rounding in centrifugal pumps as turbines, Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 35, No. 1, pp. 121-134, 2011.
14
[15] Yang, Sun-Sheng, Chao Wang, Kai Chen, and Xin Yuan, Research on Blade Thickness Influencing Pump as Turbine, Advances in Mechanical Engineering, Vol. 2014, 2014.
15
[16] Kergourlay G., Younsi M., Bakir F., Rey R., Influence of splitter blades on the flow field of a centrifugal pump: test-analysis comparison, International Journal of Rotating Machinery, Vol. 2007, 2007.
16
[17] Gölcü M., Pancar Y., Sekmen Y., Energy saving in a deep well pump with splitter blade, Energy Conversion and Management, Vol. 47, No. 5,
17
pp. 638-651, 2006.
18
[18] Shigemitsu T., Fukutomi J., Wada T., Shinohara H., Performance analysis of mini centrifugal pump with splitter blades, Journal of Thermal Science, Vol. 22, No. 6, pp. 573-579, 2013.
19
[19] Shigemitsu T., Fukutomi J., Kaji K., Wada T., Performance and internal flow condition of mini centrifugal pump with splitter blades, in Proceeding of IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, IOP Publishing, Vol. 15, No. 7, pp. 072001, 2012.
20
[20] Li W.-G., Analysis of flow in extreme low specific speed centrifugal pump impellers with multi-split-blade, International Journal of Turbo and Jet Engines, Vol. 23, No. 2, pp. 73-86, 2006.
21
[21] Hou Y., Li R., Zhang J., Research on the Length Ratio of Splitter Blades for Ultra-high Head Francis Runners,Procedia Engineering,Vol.31,pp.9296,2012.
22
[22] Sun-Sheng, Yang, Kong Fan-Yu, Fu Jian-Hui, and Xue Ling, Numerical research on effects of splitter blades to the influence of pump as turbine, International Journal of Rotating Machinery, Vol. 2012, 2012.
23
[23] Ehghaghi M. B., Vajdi M., Numerical and Experimental Study of splitter blades effect on the centrifugal pump performance, Modares Mechanical Engineering, Vol. 15, No. 3, pp. 398-410, 2014. (In Persian)
24
[24] Elder R., Tourlidakis A., Yates M., Advances of CFD in fluid machinery design, John Wiley & Sons, 2003.
25
[25] Shojaeefard M., Tahani M., Ehghaghi M., Fallahian M., Beglari M., Numerical study of the effects of some geometric characteristics of a centrifugal pump impeller that pumps a viscous fluid, Computers & Fluids, Vol. 60, pp. 61-70, 2012.
26
[26]Menter F.R.,Two-equationeddy-viscosityturbulencemodelsforengineering applications,AIAAjournal,Vol.32,No.8,pp.1598-1605, 1994.
27
[27] Spence R., Amaral-Teixeira J., A CFD parametric study of geometrical variations on the pressure pulsations and performance characteristics of a centrifugal pump, Computers & Fluids, Vol. 38, No. 6, pp. 1243-1257, 2009.
28
[28] Stickland M. T., Scanlon T. J., Blanco-Marigorta E., Fernandez-Francos J., González-Pérez J., Santolaria-Morros C., Numerical flow simulation in centrifugal pump with impeller-volute interaction, in Proceeding of ASME, pp.147-154, 2010.
29
[29] A. J. Stepanoff, Centrifugal and axial flow pumps, 1948.
30
[30] Šavar M., Hrvoje K. and Sutlović I.. Improving centrifugal pump efficiency by impeller trimming. Desalination 249, No. 2, pp. 654-659, 2009.
31
[31] Yang W., Xiao R., Wang F., Wu Y., Influence of splitter blades on the cavitation performance of a double suction centrifugal pump, Advances in Mechanical Engineering, Vol. 2014, 2014.
32
ORIGINAL_ARTICLE
حل تحلیلی جریان سیال ماکسولی بر روی صفحه تخت با حضور میدان مغناطیسی در محیط متخلخل به روش هموتوپی اغتشاشی
در بسیاری از کاربردهای متداول صنعتی، رفتارسیالات، غیرنیوتنی است و دسترسی به مدلهای تحلیلی مناسب برای مطالعه آنها ضروری میباشد. یکی از مدلهای مختلفی که برای تقریب رفتار سیالات غیرنیوتونی ارائه شده است، مدل سیال ماکسولی میباشد که از آن برای بررسی برخی از کاربردهای صنعتی استفاده میشود. در این پژوهش، بررسی تحلیلی جریان سیال ماکسولی بر روی صفحه تخت با حضور میدان مغناطیسی در محیطی متخلخل مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور معادلات حاکم بر مساله از نوع مشتقات جزئی غیرخطی، توسط متغیر تشابهی به معادلات غیرخطی از نوع معمولی تبدیل شده و سپس با روش هموتوپی اغتشاشی به حل تحلیلی آن پرداخته شده است. نتایج حاصل از روش پیشنهاد شده با نتایج حاصل از حل عددی مقایسه شده و اعتبارسنجی شدند، که تطابق بسیار خوبی را نشان می دهد. مطابق نتایج بدست آمده، افزایش پارامتر مغناطیس موجب کاهش توزیع سرعت و افزایش ضخامت لایه مرزی میشود. بیشترین تاثیر پارامتر مغناطیس، در تنش بر روی صفحه مشاهده میشود. با افزایش پارامتر مغناطیس، توزیع تنش بر روی صفحه به مقدار قابل توجهی افزایش مییابد. همچنین افزایش پارامتر مغناطیس، باعث افزایش ضریب اصطکاک پوستهای بر روی سطح میشود.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6780_058f05c3071d36f1000a44e185ba0f8a.pdf
2017-11-22
21
29
مدل سیال ماکسولی
محیط متخلخل
لایهمرزی
هموتوپی اغتشاشی
جریان سیال مغناطیسی
رضا
احمدی کتمجانی
ahmadi@payaclutch.ir
1
دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد ساری، ساری، ایران
AUTHOR
مهران
خاکی جامعی
khaki@iausari.ac.ir
2
استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد ساری، ساری، ایران
LEAD_AUTHOR
مرتضی
عباسی
mmortezaabbasi@gmail.com
3
استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد ساری، ساری، ایران
AUTHOR
[1] Bhattacharyya K., Mukhopadhyay S., Layek G.C., Slip effects on boundary layer stagnation-point flow and heat transfer towards a shrinking sheet, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 54, pp. 308-313, 2011.
1
[2] Aïboud S, Saouli S, Second Law Analysis of Viscoelastic Fluid over a Stretching Sheet, Subject to a Transverse Magnetic Field with Heat and Mass Transfer, Entropy, International Journal of Non-Linear Mechanics, Vol. 45, pp. 482-489, 2010.
2
[3] Ellahi R., Arshad R., Analytical solutions for MHD flow in a third-grade fluid with variable viscosity, Mathematical and Computer Modelling, Vol. 52, pp. 1783-1793, 2010.
3
[4] Sajid M, hayat T, Asghar S, on the analytic solution of the steady flow of a fourth grade fluid, physics letters, Vol. 355, pp. 18-26, 2006.
4
[5] Marinca V, Herisanu N.C., Bota B, an optimal homotopy asymptotic method applied to the steady flow of a fourth grade fluid past a porous plate, applied mathematics letters, Vol. 22, pp, 245-251, 2009.
5
[6] Nadeem S.T., Hayat S., Abbasbandy M., Effects of partial slip on a fourth-grade fluid with variable viscosity: An analytic solution, Nonlinear Analysis: Real World Applications, Vol. 11, pp. 856-868, 2010.
6
[7] Islam S., Bano Z., Siddique I., SiddiquiA M., The optimal solution for the flow of a fourth-grade fluid with partial slip , Computers & Mathematics with Applications,Vol. 11, pp. 856-868, 2010.
7
[8] Hayat T., Sajid M., Homotopy analysis of MHD boundary layer flowof an upper-convected Maxwell fluid, International Journal of Engineering Science, Vol. 45, pp, 393–401, 2007.
8
[9] Hayat T., Abbas Z., Sajid M., MHD stagnation-point flow of an upper-convected Maxwell fluid over a stretching surface, Chaos, Solitons and Fractals, Vol. 39, pp, 840–848, 2009.
9
[10] Mamaloukas C.H., Subhas A..M, Tawade J.V., Mahabaleswar U.S., on effects of a transverse magnetic field on an UCM fluid over a stretching sheet, International Journal of Pure and Applied Mathematics, Vol. 66, pp, 327–338, 2011.
10
[11] Anwar Bég O., Makinde O.D., Viscoelastic flow and species transfer in a Darcian high-permeability channel, Journal of Petroleum Science and Engineering. Vol. 76, pp, 93-99, 2011.
11
[12] Sajid M.Z., Iqbal T., Hayat S., Series Solution for Rotating Flow of an Upper Convected Maxwell Fluid over a Stretching Sheet, Communications in Theoretical Physics, Vol. 56, pp. 740–744, 2011.
12
[13] He J., Homotopy Perturbation Technique, Comput. Meth. Appl. Mech. Eng., Vol. 62, pp,178-257, 1999.
13
[14] Sadeghy K., Najafi A., Saffaripour M., Sakiadis flow of an upper-convected Maxwell fluid, International Journal of Non-Linear Mechanics, Vol. 40, pp, 1220 – 1228, 2005.
14
[15] Bhattacharyya K, Mukhopadhyay S., Layek G.C., Steady boundary layer slipflow and heat transfer over aflat porous plate embeddedin a porous media, Journal of Petroleum Science and Engineering,Vol.78, pp,304–309, 2011.
15
[16] Alizadeh A., Sadeghy K., On the use of homotopy analysis method for solving unsteady MHD flow of Maxwellian fluids above impulsively stretching sheets, Commun Nonlinear Sci Numer Simulat,Vol. 14, pp,1355–1365, 2009.
16
[17] Larson R.G., Constitutive Equations for Polymer Melts and Solutions, Butterworths, Boston, pp,489-501, 1988.
17
ORIGINAL_ARTICLE
تخمین شار گرمایی سطحی ناپایا در انتقال گرمای زیستی غیر خطی معکوس
در این مطالعه با حل مساله انتقال گرمای معکوس، شار گرمایی سطحی گذرا در یک بافت زنده تعیین میشود. خواص حرارتی بافت از قبیل رسانایی گرمایی، پرفیوژن خون و آهنگ متابولیسم به صورت تابعی از دما فرض شدهاند. در نتیجه مساله یک مساله انتقال گرمای معکوس غیر خطی محسوب میشود. از مدل انتقال گرمای زیستی پنس به منظور مدلسازی رفتار حرارتی درون بافت استفاده شده است. از دو روش مجزای تخمین متوالی تابع و گرادیان مزدوج به همراه مساله الحاقی در تعیین شار گرمایی سطحی مجهول کمک گرفته شده است. با دو مثال دقت حل معکوس ارزیابی شده و مقایسهای بین جوابهای بهدست آمده از دو روش انجام پذیرفته است. نتایج بیانگر دقت هر دو روش در تخمین شار گرمایی مجهول برای دادههای دقیق میباشد. اثر خطای اندازهگیری، حدس اولیه و مکان اندازهگیری بر دقت حل معکوس مطالعه شده است. نتایج نشان میدهد که حل معکوس از روش گرادیان مزدوج نسبت به روش ترتیبی قابل اعتمادتر است. در عین حال دقت هر دو روش با افزایش خطای اندازهگیری کاهش مییابد. مشاهده میشود که شار گرمایی مجهول را میتوان با حدس اولیهی دلخواه تخمین زد. همچنین نتایج نشان دهنده حساسیت بیشتر روش گرادیان مزدوج به مکان اندازهگیری دما است.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6758_0d37333f785dce8799746dbe679e1686.pdf
2017-11-22
31
40
انتقال گرمای زیستی معکوس
روش تخمین متوالی تابع
روش گرادیان مزدوج
خواص متغیر
شار گرمایی سطحی گذرا
مجتبی
باغبان
baghban.mo@stu.um.ac.ir
1
دانشجوی دکترا، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
AUTHOR
محمد باقر
آیانی
mbayani@um.ac.ir
2
استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
LEAD_AUTHOR
[1] Yue K., Zhang X., Yu F., Simultaneous Estimation of Thermal Properties of Living Tissue Using Noninvasive Method, Int J Thermophys, Vol. 28, No. 5, pp. 1470-1489, 2007.
1
[2] Huang C.-H., Huang C.-Y., An inverse problem in estimating simultaneously the effective thermal conductivity and volumetric heat capacity of biological tissue, Applied Mathematical Modelling, Vol. 31, No. 9, pp. 1785-1797, 2007.
2
[3] Partridge P.W., Wrobel L.C., A coupled dual reciprocity BEM/genetic algorithm for identification of blood perfusion parameters, International Journal of Numerical Methods for Heat & Fluid Flow, Vol. 19, No. 1, pp. 25-38, 2009.
3
[4] Trucu D., Ingham D., Lesnic D., Inverse temperature-dependent perfusion coefficient reconstruction, International Journal of Non-Linear Mechanics, Vol. 45, No. 5, pp. 542-549, 2010.
4
[5] Loulou T., Scott E.P., An inverse heat conduction problem with heat flux measurements, International Journal for Numerical Methods in Engineering, Vol. 67, No. 11, pp. 1587-1616, 2006.
5
[6] Partridge P.W., Wrobel L.C., An inverse geometry problem for the localisation of skin tumours by thermal analysis, Engineering Analysis with Boundary Elements, Vol. 31, No. 10, pp. 803-811, 2007.
6
[7] Das K., Singh R., Mishra S.C., Numerical analysis for determination of the presence of a tumor and estimation of its size and location in a tissue, Journal of Thermal Biology, Vol. 38, No. 1, pp. 32-40, 2013.
7
[8] Das K., Mishra S.C., Estimation of tumor characteristics in a breast tissue with known skin surface temperature, Journal of Thermal Biology, Vol. 38, No. 6, pp. 311-317, 2013.
8
[9] Das K., Mishra S.C., Non-invasive estimation of size and location of a tumor in a human breast using a curve fitting technique, International Communications in Heat and Mass Transfer, Vol. 56, No. pp. 63-70, 2014.
9
[10] Das K., Mishra S.C., Simultaneous estimation of size, radial and angular locations of a malignant tumor in a 3-D human breast–A numerical study, Journal of Thermal Biology, Vol. 52, No. pp. 147-156, 2015.
10
[11] Ren Z., Liu J., Wang C., Jiang P., Boundary element method (BEM) for solving normal or inverse bio-heat transfer problem of biological bodies with complex shape, J. of Thermal Science, Vol. 4, No. 2, pp. 117-124, 1995.
11
[12] Loulou T., Scott E.P., Thermal dose optimization in hyperthermia treatments by using the conjugate gradient method, Numerical Heat Transfer: Part A: Applications, Vol. 42, No. 7, pp. 661-683, 2002.
12
[13] Zhang L., Dai W., Nassar R., A numerical method for optimizing laser power in the irradiation of a 3-D triple-layered cylindrical skin structure, Numerical Heat Transfer, Part A: Applications, Vol. 48, No. 1, pp. 21-41, 2005.
13
[14] Erhart K., Divo E., Kassab A., An evolutionary-based inverse approach for the identification of non-linear heat generation rates in living tissues using a localized meshless method, International Journal of Numerical Methods for Heat & Fluid Flow, Vol. 18, No. 3/4, pp. 401-414, 2008.
14
[15] Yang C.-y., Boundary estimation of hyperbolic bio-heat conduction, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 54, No. 11, pp. 2506-2513, 2011.
15
[16] Majchrzak E., Paruch M., Identification of electromagnetic field parameters assuring the cancer destruction during hyperthermia treatment, Inverse Problems in Science and Engineering; Formerly Inverse Problems in Engineering, Vol. 19, No. 1, pp. 45-58, 2011.
16
[17] Lee H.-L., Lai T.-H., Chen W.-L., Yang Y.-C., An inverse hyperbolic heat conduction problem in estimating surface heat flux of a living skin tissue, Applied Mathematical Modelling, Vol. 37, No. 5, pp. 2630-2643, 2013.
17
[18] Yang C.-y., Boundary prediction of bio-heat conduction in a two-dimensional multilayer tissue, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 78, No. pp. 232-239, 2014.
18
[19] Yang C.-y., Determining the heat strength required in hyperthermia treatments, International Communications in Heat and Mass Transfer, Vol. 57, No. pp. 282-285, 2014.
19
[20] Lee H.-L., Chen W.-L., Chang W.-J., Yang Y.-C., Estimation of surface heat flux and temperature distributions in a multilayer tissue based on the hyperbolic model of heat conduction, Computer methods in biomechanics and biomedical engineering, Vol. 18, No. 14, pp. 1525-1534, 2015.
20
[21] Jalali A., Ayani M.-B., Baghban M., Simultaneous estimation of controllable parameters in a living tissue during thermal therapy, Journal of Thermal Biology, Vol. 45, No. pp. 37-42, 2014.
21
[22] Baghban M., Ayani M.B., Source term prediction in a multilayer tissue during hyperthermia, Journal of Thermal Biology, Vol. 52, No. pp. 187-191, 2015.
22
[23] Pennes H.H., Analysis of tissue and arterial blood temperatures in the resting human forearm, Journal of applied physiology, Vol. 1, No. 2, pp. 93-122, 1948.
23
[24] Bardati F., Gerosa G., On the solution of the non-linear bio-heat equation, Journal of biomechanics, Vol. 23, No. 8, pp. 791-798, 1990.
24
[25] Trobec R., Depolli M., Simulated temperature distribution of the proximal forearm, Computers in Biology and Medicine, Vol. 41, No. 10, pp. 971-979, 2011.
25
[26] Haemmerich D., dos Santos I., Schutt D.J., Webster J.G., Mahvi D.M., In vitro measurements of temperature-dependent specific heat of liver tissue, Medical engineering & physics, Vol. 28, No. 2, pp. 194-197, 2006.
26
[27] Ferziger J.H., Peric M., Computational methods for fluid dynamics, Springer Science & Business Media, 2012.
27
[28] Alifanov O.M., Inverse heat transfer problems, Springer Science & Business Media, 2012.
28
[29] Beck J.V., Blackwell B., Clair Jr C.R.S., Inverse heat conduction: Ill-posed problems, James Beck, 1985.
29
[30] M.N. Ozisik, Inverse heat transfer: fundamentals and applications, CRC Press, 2000.
30
[31] Gutiérrez Cabeza J.M., Martín García J.A., A. Corz Rodríguez, A sequential algorithm of inverse heat conduction problems using singular value decomposition, International Journal of Thermal Sciences, Vol. 44, No. 3, pp. 235-244, 2005.
31
[32] Beck J.V., Surface heat flux determination using an integral method, Nuclear Engineering and Design, Vol. 7, No. 2, pp. 170-178, 1968.
32
[33] Azimi P.G. A., Gholami S., Contact boundary condition estimation in fractional non-Fourier heat conduction problem using conjugate gradient method without/with adjoint problem, Modares Mechanical Engineering, Vol. 14, No. 6, pp. 22-28, 2014. (In Persian).
33
[35] Kaipio J., Somersalo E., Statistical and computational inverse problems, Springer Science & Business Media, 2006.
34
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی مولفههای نوسانی و نسبت منظری بال صلب در حرکت فراز و فرود در محدوده رینولدز ریزپرندهها
در این تحقیق با استفاده از روش حجم محدود و کاربرد شبکههای دینامیکی به شبیهسازی عددی سه بعدی جریان سیال ناپایای تراکم ناپذیر و لایهای در اطراف بال نوسانی با حرکت فراز و فرود، در محدوده اعداد رینولدز ریز پرندهها و ماهیها پرداخته شده است. در این شبیهسازی، از تکنیک شبکههای دینامیکی با استفاده از روش حرکت جسم صلب ، بهره گرفته شده است. نتایج این شبیهسازی با نتایج تجربی و عددی منتشر شده مقایسه، که صحت نتایج شبیهسازی حاضر را تائید مینماید. در این پژوهش، به بررسی اثر فرکانس کاهیده و دامنه نوسان و نیز مقایسه اثر همزمان این دو، همچنین به بررسی اثر طول بال بر نیروی رانش پرداخته شده است. این شبیهسازیها در عدد رینولدز 3000 و در چند نسبت منظری، فرکانس کاهیده و دامنه نوسان انجام شده است. نتایج این تحقیق نشان میدهد که با افزایش فرکانس کاهیده و دامنه نوسان، زاویه حمله نسبی افزایش یافته که خود منجر به افزایش اختلاف فشار در اطراف جسم میشود و در بین فرکانس کاهیده و دامنه نوسان، افزایش فرکانس کاهیده به علت شتاب بالاتر، اثر بیشتری در تولید نیروی رانش دارد. همچنین با افزایش نسبت منظری درصد کمتری از بال تحت تأثیر جریانهای برگشتی از نوک بال قرار میگیرند که این امر در افزایش نیروی رانش مؤثر است.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6761_2a7b52be3aa0e07daaa8e4dffb652fbe.pdf
2017-11-22
41
50
حرکت فرازوفرود
شبکههای دینامیکی
فرکانس کاهیده
دامنه نوسان
نسبت منظری
امیر
باقری
ba.amir456@gmail.com
1
کارشناسی ارشد، گروه مهندسی هوافضا ، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
AUTHOR
محمد حسن
جوارشکیان
javareshkian@um.ac.ir
2
دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
LEAD_AUTHOR
[1] De Clercq K. M., De Kat R., Remes B., Van Oudheusden B. W. and Bijl H., Flow visualization and force measurements on a hovering flapping-wing MAV'DelFly II', 39th AIAA Fluid Dynamics Conference, pp. 22-25, 2009.
1
[2] Paranjape A. A., Dorothy M. R., Chung S. -J., and Lee K. D., A Flight Mechanics-Centric Review of Bird-Scale Flapping Flight, International Journal of Aeronautical and Space Sciences, Vol. 13, pp. 267-281, 2012.
2
[3] Pourtakdoust SH., S. Karimian Ali Abadi, K. Mazaheri and A. Ebrahimi, Experimental analysis of a aeroelastic flapping bird's and derivation of the extension curves, Journal of Aeronautical Engineering, Vol. 14, No. 1, pp 13-25, 2012. . (In Persian)
3
[4] Kinsey GT., Dumas G., Lalande J., Ruel A., Méhut, P. Viarouge, J. Lemay, and Y. Jean, Prototype testing of a hydrokinetic turbine based on oscillating hydrofoils, Renewable Energy, vol. 36, pp. 1710-1718, 2011.
4
[5] P. T. Ltd. (2011). http://www.pulsetidal.com, 2014/3.
5
[6] Freymuth P., Propulsive vortical signatures of plunging and pitching airfoils,in AIAA, Aerospace Sciences Meeting, 26 th, Reno, NV, 1988.
6
[7] Koochesfahani M. M., Vortical patterns in the wake of an oscillating airfoil, AIAA journal, Vol. 27, 1989.
7
[8] Lai J. and Platzer M., Jet characteristics of a plunging airfoil,AIAA journal, vol. 37, 1999.
8
[9] Heathcote S., Wang Z., andGursul I., Effect of spanwise flexibility on flapping wing propulsion,Journal of Fluids and Structures, Vol. 24, pp. 183-199, 2008.
9
[10] Bagheri A., Esmaeli A., Djavareshkian MH., Zamanifard AM,, Aerodynamic investigation and optimization of airfoil geometry and oscillation parameters in the plunging motion using RSM, Modares Mechanical Engineering, Vol. 14, No. 16, pp. 101-111, 2015. (In Persian)
10
[11] R. E. Gordnier, S. Kumar Chimakurthi, C. E. S. Cesnik, and P. J. Attar, High-fidelity aeroelastic computations of a flapping wing with spanwise flexibility, Journal of Fluids and Structures, Vol. 40, pp. 86-104, 2013.
11
[12] Chimakurthi S. K., Tang J., Palacios R., Cesnik C. E. S., and Shyy W., Computational aeroelasticity framework for analyzing flapping wing micro air vehicles, AIAA journal, vol. 47, pp. 1865-1878, 2009.
12
[13] Visbal M., Yilmaz T. O. and Rockwell D., Three-dimensional vortex formation on a heaving low-aspect-ratio wing: Computations and experiments, Journal of Fluids and Structures, 2013.
13
[14] Bagheri A., Three Dimensional Simulation of Plunging Wing With OpenFOAM, MSc Thesis, Department of Mechanical Engineering, Ferdowsi University, Mashhad, 2014. (In Persian)
14
[15]github.com/OpenFOAM/OpenFOAM-2.0.x/tree/master/applications/ solvers/incompressible/pimpleFoam, 2014.
15
[16] Wuilbaut T. and Deconinck H., Improving Monotonicity of the 2 nd Order Backward Difference Time Integration Scheme by Temporal Limiting, Computational Fluid Dynamics 2008, ed: Springer, pp. 733-738, 2009.
16
[17] Sarreshtehdari A., Varedy SR., heat transfer and fluid flow modeling by OpenFOAM, Shahrood industrial University Press, 2012. (In Persian)
17
[18] www.openfoam.org/features/parallel-computing.php, 2014/3.
18
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی عددی تأثیر نسبت فشاری بر پدیده تداخل موج ضربهای و لایهمرزی در یک مجرا با سطح مقطع ثابت
هدف بررسی تأثیر نسبت فشار بر ساختار موج ضربهای و فیزک جریان تحت تأثیر پدیده تداخل موج ضربهای و لایهمرزی در امتداد سطح دیوار در جریانهای تراکمپذیر داخلی میباشد. از روش عددی جهت بررسی تأثیر نسبت فشاری بر ساختار، قدرت و طول سیستم امواج ضربهای و مشخصههای لایهمرزی استفاده شد. معادلات میانگینگیری شده ناویراستوکس و مدل آشفتگی دو معادلهای k-ω استفاده شد. نتایج نشاندهنده انطباق قابلقبول نتایج با اطلاعات تجربی است. با افزایش نسبت فشاری سیستم امواج ضربهای به سمت بالادست جریان حرکت میکند و ساختار موج ضربهای نیز از حالت Xشکل به λ شکل تغییر میکند که با افزایش قدرت موج ضربهای همراه است. با افزایش نسبت فشاری، میزان جابجایی سیستم امواج ضربهای در طول مجرا بیشتر میشود. با کاهش نسبت فشاری، موج ضربهای به سمت پاییندست جریان جابجا میشود و در این حالت طول موردنیاز برای بازیابی کامل فشار در دسترس نخواهد بود. اگر موج ضربهای قوی باشد جدایش جریان بر روی دیواره اتفاق خواهد افتاد. جهت اعتبارسنجی از نتایج تجربی تونل باد فراصوت دمشی در دانشگاه کمبریج استفاده شد.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6755_98bbe43a961c2882a5c191d1f84f5345.pdf
2017-11-22
51
60
جریان فراصوت
ضریب جریان
تداخل موج ضربهای و لایهمرزی
نسبت فشار
دینامیک سیالات محاسباتی
مهرداد
بزاززاده
bazazzadeh@mut-es.ac.ir
1
دانشیار، مجتمع دانشگاهی مکانیک و هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، اصفهان، ایران
AUTHOR
مجتبی
دهقان منشادی
mdmanshadi@mut-es.ac.ir
2
دانشیار، مجتمع دانشگاهی مکانیک و هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، اصفهان، ایران
LEAD_AUTHOR
محمد
کرباسی زاده
m.karbasizadeh@gmail.com
3
دانشجوی دکتری، مجتمع دانشگاهی مکانیک و هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، ایران
AUTHOR
[[1]] Green J.E., Interactions Between Shock Waves and Turbulent Boundary Layers, Progress Aerospace Sciences, Vol. 11, pp. 235-340, 1970.
1
[2] Weiss A., Grzona A., Olivier H., Behavior of shock trains in a diverging duct, Experiments in Fluids, Vol. 49, No. 2, pp. 355–365,2010.
2
[3] Huang W., Wang Z., Pourkashanian M., Ma L., Ingham D.B., Luo S.b., Lei J., Liu J., Numerical investigation on the shock wave transition in a three-dimensional scramjet isolator, Elsevier, Vol. 68, Issues 11-12, pp. 1669-1675, June-July 2011.
3
[4] Neumann E.P., Lustwerk F., Supersonic Diffusers for Wind Tunnels, Journal of Applied Mechanics, Vol. 16, No. 2, pp.195-202,1949.
4
[5] Akatsuka J., Nagai S., The Effect of Diffuser Geometry on the Starting Pressure Ratio of a Supersonic Wind Tunnel, 27th AIAA Aerodynamic Measurement Technology and Ground Testing Conference, Chicago, Illinois, 28 June - 1 July 2010.
5
[6] Lukasiewicz J., Diffusers for Supersonic Wind Tunnels, Journal of the Aeronautical Sciences, Vol. 20, No. 9, pp. 617-626, 1953.
6
[7] Shapiro A.H., The Dynamics and Thermodynamics of Compressible Fluid Flow, New York: Ronald Press, Vols. 1 & 2, pp. 135-139& 1153-1156, 1953.
7
[8] Soltani M.R., Abedi M., SepahiYounsi J., Experimental Investigation of Instability of a Supersonic Mixed Compression Air Intake, Modares Mechanical Engineering, Vol. 15, No.4, pp. 93-100, 2015
8
[9] Ikui T., Matsuo K., Researches of Supersonic Flow with the Shock Wave as Main Subject, JSME Journal (in Japanese),Vol. 72, No. 609, pp.1306-1312,1969.
9
[10] Kim H., Shock Induced Boundary Layer Separation, 8th International Symposium on Experimental and Computational Aerothermodynamics of Internal Flows, Lyon, France, 2007.
10
[11] Om D., Childs M.E., Multiple Transonic Shock-Wave/Turbulent Boundary-Layer Interaction in a Circular Duct, AIAA Journal, Vol. 23, No. 10, pp.1506-1511, 1985.
11
[12] Tamaki T., Tomita Y., Yamane R., A study of Sseudo-Shock, 1st Report, λ-type pseudo-shock, Bull JSME, Vol. 13, No.55, pp.51-58, 1970.
12
[13] Tamaki T., Tomita Y., Yamane R., A study of pseudo-shock, 2nd Report, X-type pseudo-shock, Bull JSME, Vol. 14, No. 74, pp. 807-817, 1971.
13
[14] Ikui T., Matsuo K., Nagai M., The mechanism of pseudo-shock waves, Bull JSME, Vol. 17, No. 108, pp.731-739, 1974.
14
[15] McCormick DC., Shock/boundary-layer interaction control with vortex generators and passive cavity, AIAA Journal, Vol. 31, No. 1, pp.91-96, 1993.
15
[16] Carroll BF., Dutton JC., Characteristics of multiple shock wave/turbulent boundary-layer interactions in rectangular ducts, Journal of Propulsion Power, Vol. 6, No. 2, pp.186-193, 1990.
16
[17] Shope F.L., Contour design techniques for super /hypersonic wind tunnel nozzles, AIAA, 24thApplied Aerodynamics Conference, San Francisco, California, June 5-8, 2006.
17
[18] Al-Ajlouni M., An automatic method for creating the profile of supersonic convergent-divergent nozzle, Journal of Mechanical and Industrial Engineering, Vol. 4, No. 3, pp. 404-411, June 2010.
18
[19] Sugiyama H., Fukuda K., Mizobata K., Sun L., Minato R., Experimental Investigation on Shock Wave and Turbulent Boundary Layer Interactions in a Square Duct at Mach 2 and 4, Proceedings of the international gas turbine congress, Tokyo, Japan, November 2-7, 2003.
19
[20] Carroll B. F., Dutton J. C., Turbulence Phenomena in a Multiple Normal Shock Wave/Turbulent Boundary-Layer Interaction, AIAA Journal, Vol. 30, No. 1, pp. 43-48, January 1992.
20
[21] Helmer D. B., Measurements of a Three-Dimensional Shock-Boundary Layer Interaction, PhD Thesis, Department of Mechanical Engineering, Stanford University, Stanford, July 2011.
21
[22] Miyazato Y., Matsuo K., Kasada R., Experimental and Theoretical Investigations of Normal Shock Wave/Turbulent Boundary-Layer Interactions at Low Mach Numbers in a Square Straight Duct, 47th AIAA Aerospace Sciences Meeting Including The New Horizons Forum and Aerospace Exposition, Orlando, Florida, January 5 – 8, 2009.
22
[23] Sun L., Sugiyama H., Mizobata K., Fukuda K., Numerical and Experimental Investigations on the Mach 2 Pseudo-Shock Wave in a Square Duct, Journal of Visualization, Vol. 6, No. 4,pp. 363-370 , 2003.
23
]24[ Wong W.S., Qina N., Sellars N., Holden H., Babinsky H., A combined experimental and numerical study of flow structures over three-dimensional shock control bumps, Aerospace Sciences and Technology, Vol. 12, Issue 6, pp. 436–447,September 2008.
24
[25] Wilcox D.C., Turbulence modeling for CFD, First Edition, pp. 84-87, DCW Industries, 2006.
25
[26] Ockfen A.E., Viscous modeling of ground effect aerodynamics of Airfoil and jet, M.S. Thesis, Department of Mechanical Engineering, Washington State University, Washington DC, USA, 2008.
26
[27] Holden H. A., Babinsky H., Separated Shock–Boundary-Layer Interaction Control Using Streamwise Slots, Journal of Aircraft, Vol. 42, No. 1, Feb. 2005.
27
[28] Matsuo K., Miyazato Y., Kim H.D., Shock train and pseudo-shock phenomena in internal gas flows, Progress in Aerospace Sciences, Vol. 35, Issue 1, pp. 33-100,1999.
28
ORIGINAL_ARTICLE
مطالعه آزمایشگاهی اثر نسبت های مختلف احتراق همزمان گازوئیل-گاز طبیعی بر ویژگی های ظاهری و انتقال حرارتی شعله
در مشعلهای گازسوز صنعتی به دلیل وجود دماهای بالا انتقال گرمای تابشی مهمترین مکانیزم انتقال گرما از شعله بوده و سهم قابل توجهی از صدور حرارت باید توسط این روش صورت گیرد. این در حالی است که مشعلهای گازسوز به رغم استفاده فراوان در صنعت راندمان حرارتی مناسبی نداشته و این امر مشکلات اقتصادی و کیفی متعددی را ایجاد نموده است. در تحقیق حاضر تاثیر احتراق همزمان (هم سوزی) نسبتهای مختلف گازوئیل-گاز بر خصوصیات ظاهری و انتقال حرارتی شعله گاز طبیعی بررسی شده است. برای تعیین خصوصیات ظاهری شعله از روش تصویربرداری و پردازش تصویر بهرهگیری شده است. همچنین تابش درخشانی شعله توسط نورسنج خورشیدی و تابش کلی آن توسط یک ترموپیل اندازهگیری شده است. با توجه به نقش مهم ذرات دوده در انتقال گرمای تابشی، از تلفیق خاصیت نورتابی شیمیایی زرد و قرمز ذرات دوده با روش تصویربرداری مادون قرمز، امکان تعیین توزیع کیفی ذرات دوده در درون شعله فراهم شده است. همچنین خصوصیات تابش طیفی ذرات دوده توسط دستگاه اسپکتروفوتومتر BOMEM FTIR تعیین شده است. نتایج به دست آمده نشان میدهد که هم سوزی قطرات گازوئیل در شعله گاز طبیعی، ضمن حذف ناحیه تمرکز دما بالای شعله از ابتدای مشعل، باعث ایجاد شعلهای حجیم و با توزیع دمای یکنواخت و نیز بهبود انتقال گرمای تابشی شعله و راندمان حرارتی آن خواهد گردید؛ بهطوری که با افزایش نسبت هم سوزی از 0 تا 35%، دمای متوسط شعله از735 K به 1088 K افزایش یافته و انتقال گرمای تابشی و راندمان حرارتی شعله نسبت به حالت بدون تزریق با ضرایب به ترتیب 2.35 و 1.55 افزایش خواهد یافت. این در حالی است که غلظت آلاینده های منوکسید کربن و ناکس نیز از حد استاندارد تجاوز نخواهد کرد.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6786_d757da809ffc7de7fe38335b1402dae7.pdf
2017-11-22
61
67
احتراق همزمان گازوئیل-گاز طبیعی
راندمان حرارتی
دوده
تابش
سید هادی
پورحسینی
hadipoorhoseini@gmail.com
1
استادیار، مهندسی مکانیک، مجتمع آموزش عالی گناباد، گناباد، ایران
LEAD_AUTHOR
[1] Bulter B. W., Denison M. K., Webb B. W., Radiation heat transfer in a laboratory scale pulverized coal fired reactor, Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 9, pp. 69-79, 1994.
1
[2] Frank J. H., Barlow R. S., Lundquist C., Radiation and nitric oxide formation in turbulent non-premixed jet flames, Proceedings of the Combustion Institute, Vol. 28, pp. 447-454, 2000.
2
[3] Watanabe H., Suwa Y., Matsushita Y., Morozumi Y., Aoki H., Tanno S., Miura T., Spray combustion simulation including soot and NO formation, Energy Coversion and Management, Vol. 48, pp. 2077-2089, 2007.
3
[4] Incropera F. P., Dewitt D. P., Bergman T. L., Lavine A. S., Introduction to Heat Transfer, Fifth Edittion, pp. 400-496, New York: Wiley, 2006.
4
[5] Khatami R., Levendis Y. A., On the deduction of single coal Particle combustion temperature from three color optical pyrometry, Combustion and Flame, Vol. 158, pp. 1822-1836, 2011.
5
[6] Snelling D. R., Thomson K. A., Smallwood G. J., Gulder O. L., Weckman E. J., Fraser R. A., Spectrally resolved measurement of flame radiation to determine soot temperature and concentration, AIAA Journal, Vol. 40, pp. 1789-1795, 2002.
6
[7] Baek S. W., Kim J. J., Kim H. S., Kang S. H., Effects of addition of solid particles on thermal characteristics in hydrogen-air flame, Combustion Science and Technology, Vol. 174, No. 8, pp. 99-116, 2002.
7
[8] Hunty W. P., Lee G. K., Improved radiative heat transfer from hydrogen flames, J. Hydrogen Energy, Vol. 16, No. 1, pp. 47-53, 1991.
8
[9] Saji C. B., Balaji C., Sundararajan T., Investigation of soot transport and radiative heat transfer in an ethylene jet diffusion flame, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 51, pp. 4287-4299, 2008.
9
[10] Paul S. C., Paul M. C., Radiative heat transfer during turbulent combustion process, International Communications in Heat and Mass Transfer, Vol. 37, pp. 1-6, 2010.
10
[11] Kakaee A. H., Rahnama P., Paykani A., Influence of fuel composition on combustion and emissions characteristics of natural gas/diesel RCCI engine, Journal of Natural Gas Science and Engineering, Vol. 25, pp. 58-65, 2015.
11
[12] Javadi S. M., Moghiman M., Experimental study of natural gas temperature effects on the flame luminosity and NO emission in a 120 kW boiler, Fuel and Combustion Journal, Vol. 4, pp. 87-95, 2011.
12
[13] Pourhoseini S. H., Moghiman M., Effect of pulverized anthracite coal particles injection on thermal and radiative characteristics of natural gas flame: an experimental study, Fuel, vol. 140, pp. 44–49, 2015.
13
[14] Heat capacity of liquid water from 0 to 100 C. www. vaxasoftware. com, 2016.
14
[15] Pourhoseini S. H., Saeedi A., Moghiman M., Experimental and numerical study on the effect of soot injection on Nox reduction and radiation enhancement in a natuarl gas turbulent flame, Arabian Journal for Science and Engineering., Vol. 38, pp. 69-75, 2013.
15
[16] Augustine C., Tester J. W., Hydrothermal flames: from phenomenological experimental demonstrations to quantitive understanding, The Journal of Supercritical Fluids, Vol. 47, pp. 415-430, 2009.
16
[17] Madadi V., Tavakoli T., Rahimi A., First and second thermodynamic law analyses applied to a solar dish collector, Journal of Non-Equilibrium Thermodynamics, Vol. 39, pp. 183-197, 2014.
17
[18] Murali G., Mayilsamy K., Arjunan T. V., An experimental study of PCM-incorporated thermosyphon solar water heating system, International Journal of Green Energy, Vol. 12, pp. 978-986, 2015.
18
[19] Augustine C., Tester J. W., Hydrothermal flames: from phenomenological experimental demonstrations to quantitive understanding, The Journal of Supercritical Fluids, Vol. 47, pp. 415-430, 2009.
19
[20] GruenbergerT. M., Moghiman M., Bowen P. J., Syred N., Dynamic of soot formation by turbulent combustion and thermal decomposition of natural gas, Journal of Combustion Science and Technology, Vol. 174, pp. 67-86, 2002.
20
ORIGINAL_ARTICLE
یک گریپر قابل برنامه ریزی حساس به سفتی برای جابجایی اشیاء در سیستم های هپتیکی و رباتیک
در این مقاله روشی جدید برای جابجایی یک شیء ارائه میشود. این روش مبتنی بر استفاده از گریپری هوشمند جهت تشخیص سفتی جسم و سپس تنظیم قابل برنامهریزی میزان نیروی اعمالی به جسم برای جابجایی آن است. اجزای اصلی این سیستم شامل چهار بخش سنسوری (سنسورهای اندازهگیری نیرو و جابجایی)، الکتریکی (مدارات الکتریکی، سیستم پردازش اطلاعات لمسی و کنترل نیروی گیرهبندی)، مکانیکی (مکانیزم گریپر و سیستم محرکه) و نمایشگر خروجی است. در این سیستم با یک پتانسیومتر مقدار جابجایی گیره گریپر به دست آمده و برنامه ریزکنترلگر با لاپس خورد نیروی دریافتشده توسط لودسل نصب شده در محل گریپر مقدار سفتی را محاسبه می کند و سپس به موتور گریپر فرمان می دهد دو انگشت گریپر به چه میزان به یکدیگر نزدیک شوند تا بتوانند جسم را با نیروی مشخصی گرفته و جابجا کنند. نتایج آزمایش ها بر روی انواع جسم ها با سفتی های مختلف نشاندهندهی موفقیت سیستم در بدستآوردن سفتی جسم و اعمال نیروی گیره بندی برنامه ریزی شده بر آن میباشد. این گریپر می تواند در انواع واسطه های هپتیکی یا سیستم های رباتیک برای جابجایی اشیا به کار میرود.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6760_11403ac43c0e4370577c87935e9c96b9.pdf
2017-11-22
69
75
گریپر
هپتیک
سفتی
رباتیک
ساناز
جباری
sanazjabbari.s@gmail.com
1
دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه اراک، اراک، ایران
AUTHOR
مهدی
مدبری فر
m-modabberifar@araku.ac.ir
2
دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه اراک، اراک، ایران
LEAD_AUTHOR
مجتبی
قدسی
ghodsi@squ.edu.om
3
استادیار، گروه مهندسی مکانیک و صنایع، دانشگاه سلطان قابوس، مسقط، عمان
AUTHOR
[1] Salisbury J. K., Interpretation of contact geometries from force measurements, in: M. Brady and R. Paul(eds.), Robotics Research: The First International Symposium, pp.567-577, MIT Press, Cambridge, MA, 1984.
1
[2] Bicch A. i and Dario P., Intrinsic tactile sensing for artificial hands, in: R. Belles and B. Roth (eds.), Robotics Research: The Fourth International Symposium, pp. 83-90, MIT Press, Cambridge, MA, 1987.
2
[3] Bicchi A., Salisbury J. K. and Dario P., Augmentation of grasp robustness using intrinsic tactile sensing, Proc. IEEE Int. Conf Robotics and Automation, pp. 302-307, Scottsdale, AZ, U.S.A, 1990.
3
[4] Bicchi A., Bosio L., Dario P., Guiggiani M., Manfredi E. and Pinotti P. C., ‘Leg-ankle-foot system for investigating sensor-based legged locomotion, Proc. IEEE IROS’89, pp. 634-638, Tsukuba, Japan, 1989.
4
[5] Eltaib M. E. H., Hewit J.R., Tactile Sensing technoligy for minimal access surgery-a review, Mechatronics, Vol.13, pp.1163-1177, 2003.
5
[6] Kattavenos N., Lawrenson B., Frank T.G., Pridham M. S., Keatch R. P., Cuschieri A., Force-sensitive tactile sensor for minimal access surgery, Minimally Invasive Therapy and Allied Technologies, Vol.13, pp. 42-46, 2004.
6
[7] Schostek S., Ho C. N., Kalanovic D., Schurr M.O., Artificial tactile sensing in minimally invasive surgery- A new technical approach, Minimally Invasive Therapy and Allied Technologies, Philadelphia, Vol.15, pp. 296-304, 2006.
7
[8] Hosseini S. M., Kashani S. M., Najarian S., Panahi F., Mousavi Naeini S. M., Mojra A., A medical tactile sensing instrument for detecting embedded objects, with specific application for breast examination, The international journal of medical robotics and computer assisted surgery, Vol. 6, pp 73-82, 2010.
8
[9] Afshari E., Najjarian S., Mazaheri K., Simforoush N., S.hajizadeh farkoush, Design and fabrication of a new tactile sensor system use in laparoscopic surgery to remove kidney stones, Tapesh promoting sientific journal, Vol. 15, No. 27, pp. 6-11, 2013.
9
[10] Johnson K. L., Kendall K., Roberts A. D., Surface Energy and the Contact of Elastic Solids, Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences, Vol. 324, No. 1558, pp. 301-313, 1971.
10
ORIGINAL_ARTICLE
مطالعه تأثیر فشار ورودی بر عملکرد دستگاه ورتکس تیوب توسط تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی
در مقاله حاضر با استفاده از شبیه سازی سه بعدی و تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی توسط نرم افزار فلوئنت، به بررسی تاثیر فشار ورودی بر روی عملکرد دستگاه ورتکس تیوب پرداخته شده است. نوآوری کار حاضر توجه ویژه به بحث عدد ماخ درون محفظه چرخش و نحوه تغییرات آن بر اثر تغییر فشار ورودی می باشد که تا کنون در مقالات و پژوهش های دیگر بررسی نشده است. جریان داخل دستگاه به صورت تراکم پذیر و توربولانس در نظر گرفته میشود. به منظور درک و بررسی تأثیر فشار ورودی، فشارهای ورودی مختلف به دستگاه وارد شده و نتایج استخراج و تحلیل میشوند. جهت حل میدان جریان از مدل توربولانس k-ε استفاده شده است. هندسه مدل ثابت در نظر گرفته شده است. هدف اصلی دستیابی به مینیمم دمای خروجی سرد و ماکزیمم سرعت چرخشی در ورتکس تیوب می باشد. مقاله حاضر بر این باور است که هر ورتکس تیوبی، یک فشار کاری بهینه دارد که هم از لحاظ میزان سرمایش تولیدی و هم از لحاظ اقتصادی توجیه پذیر می باشد این فشار کار در مقاله حاضر برابر 4.8 بار بدست آمد. نتایج نرم افزاری حاضر نشان می دهد که برای مقاصد سرمایشی استفاده از نسبتهای جرمی سرد حدود 0.3 باعث جدایش بالاتری در خروجی سرد خواهد شد و برای مقاصد گرمایشی توصیه میگردد از نسبت جرمی سرد حدود 0.8 استفاده گردد.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6789_3a41dff76d7971d1f575d47465d42c58.pdf
2017-11-22
77
85
ورتکس تیوب
فشار ورودی
جدایش انرژی
عدد ماخ
امید
موتابی
amir.info@gmail.com
1
پردیس دانشگاهی/دانشگاه ارومیه
AUTHOR
صمد
جعفرمدار
s.jafarmadar@urmia.ac.ir
2
معاونت پژوهشی دانشکده فنی مهندسی دانشگاه ارومیه
LEAD_AUTHOR
[1] Pourmahmoud N., Hassanzadeh A., Motaby O., and Bramo A., Computational Fluid Dynamics Analysis of Helical Nozzles Effect on the Energy Separation in a Vortex Tube, Therm. Sci., Vol. 16, No. 1, pp. 151-166, 2012.
1
[2] Ranque G. J., Experiences Sur la Détente Giratoire Avec Simultanes d’un Echappement d’air Chaud et d’un Enchappement d’air Froid, J. Phys. Radium, Vol. 4, pp. 112–114, 1933.
2
[3] Hilsch R., Die Expansion Von Gasen im Zentrifugalfeld als Kälteproze, Z. Naturforschung, Vol. 1, pp. 208–214, 1946.
3
[4] Takahama H., Studies on Vortex Tube, Bull, JSME, Vol. 8, pp. 433–440, 1965.
4
[5] Marshall J., Effect of operating conditions, physical size and fluid characteristics on the gas separation performance of a Linderstrom-Lang vortex tube, Int. J. Heat Mass Transfer, Vol. 20, pp. 227–231, 1977.
5
[6] Ahlborn B., Keller J.U., Staudt R., Treitz G., and Rebhan E., Limits of Temperature Separation in a Vortex Tube" J. Phys. D: Appl. Phys., Vol. 27, pp. 480–488, 1994.
6
[7] Saidi M. H., and Valipour M. S., Experimental modeling of vortex tube refrigerator, Appl. Therm. Eng., vol. 23, pp. 1971–1980, 2003.
7
[8] Singh P.K., Tathgir R.G., Gangacharyulu D., and Grewal G.S., An experimental performance evaluation of vortex tube, IE (I) Journal. MC, Vol. 84, pp. 149–153, 2004.
8
[9] Aydin O., and Baki M., An Experimental Study on the Design Parameters of a Counterflow Vortex Tube, ENERGY, Vol. 31, pp. 2763–2772, 2006.
9
[10] Eiamsa-ard, S., Experimental investigation of energy separation in a counter-flow Ranque-Hilsch vortex tube with multiple inlet snail entries, Int. Comm. Heat and Mass Trans., Vol. 37, pp. 637–643, 2010.
10
[11] Dincer,K., Baskaya S., and Uysal Z., Experimental investigation of the effects of length to diameter ratio and nozzle number on the performance of counter flow Ranque-Hilsch vortex tube, Int. J. Heat mass trans., Vol. 44, pp. 367–373, 2008.
11
[12] Polat K., and Kirmaci V., Determining of gas type in counter flow vortex tube using pairwise fisher score attribute reduction method, Int. J. Refrigeration, Vol. 34, pp. 1372–1386, 2011.
12
[13] Chang K., Li Q., Zhou G., and Li Q., Experimental investigation of vortex tube refrigerator with a divergent hot tube, Int. J. Refrigeration, Vol. 34, pp. 322–327, 2011.
13
[14] Behera U., Paul P.J., Kasthurirengen S., Karunanithi R., Ram S. N., Dinesh K., and Jacob S., CFD analysis and experimental investigations towards optimizing the parameters of Ranque– Hilsch vortex tube, Int. J. Heat Mass Trans., Vol. 48, pp. 1961–1973, 2005.
14
[15] آخسمه، سعید، پورمحمود نادر، بهینهسازی پارامتریک و بررسی جدایش انرژی در لوله گردابهای، هفدهمین کنفرانس سالانه مهندسی مکانیک، تهران، دانشگاه تهران، اردیبهشت 1388.
15
[16] Shamsoddini R., and HosseinNezhad A., Numerical analysis of the effects of nozzles number on the flow and power of cooling of a vortex tube, Int. J. Refrigeration, Vol. 33, pp. 774-782, 2010.
16
[17] Pourmahmoud N., and Bramo A.R., The Effect of L/D Ratio on The Temperature Separation in The Counter Flow Vortex Tube. IJRRAS, Vol. 6, pp. 60–68, 2011.
17
[18] Ameri M., and Behnia B., The study of Key Design Parameters Effects on The Vortex Tube Performance, J. Therm. Sci., Vol.4, pp. 370−376, 2009.
18
[19] Zhidkov M. A., Komarova G. A., Gusev A. P., and Iskhakov R. M., Interrelation between the Separation and Thermodynamic Characteristics of Three-Flow Vortex Tubes, Chemical Petroleum Eng., Vol. 37, pp. 271-277, 2001.
19
[20] Skye H.M., Nellis G.F., and Klein, S.A., Comparison of CFD Analysis to Empirical Data in a Commercial Vortex Tube, Int. J. Refrig., Vol. 29, pp. 71–80, 2006.
20
ORIGINAL_ARTICLE
مدل سازی، آنالیز حساسیت و بهینه سازی جمعکننده خورشیدی صفحه تخت با استفاده از الگوریتم ژنتیک با پارامترهای حقیقی
در این مقاله جمعکننده خورشیدی صفحه تخت مدلسازی و مدل به دست آمده اعتبارسنجی شدهاست. سپس به آنالیز حساسیت برای سه دبی جرمی مختلف آب 1/0، 2/0 و 3/0 پرداختهشده و تأثیر تغییر ساختار لولهها، مشخصات هندسی جمعکننده، ساختار جمعکننده و ضریب گسیل صفحه جاذب و ضریب گسیل پوشش شیشهای بر روی بازده ترمودینامیکی بررسی شدهاست. نتایج آنالیز حساسیت نشان دادند که مقدار بهینهای برای برخی از پارامترهای جمعکننده از جمله طول و عرض جمعکننده وجود دارد. به منظور بیشینهسازی بازده جمعکننده، شش پارامتر طراحی شامل تعداد لولهها، قطر لولهها، طول جمعکننده، عرض جمعکننده، ضخامت عایق جانبی و ضخامت عایق تحتانی و همچنین سه قید برای آهنگ انتقال گرمای منتقل شده به سیال به وسیله جمعکننده، نسبت ابعادی و اختلاف دمای سیال ورودی و خروجی جمعکننده به کار گرفته شدهاست. همچنین از الگوریتم ژنتیک با پارامترهای حقیقی به منظور به دست آوردن بازده بهینه جمعکننده استفاده شدهاست و نتایج طراحی بهینه به همراه پارامترهای متناظر با آن ارائه شدهاست. نتایج بهینهسازی نشان میدهند که بهترین بازده ممکن در این مورد 7362/0 میباشد. سپس فرآیند بهینهسازی برای چهار دبی جرمی مختلف 1/0، 075/0، 050/0 و 025/0 صورت گرفتهاست.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6776_020ebb739903916901b48cb07c8ddcf6.pdf
2017-11-22
87
94
جمعکننده خورشیدی صفحه تخت
بازده گرمایی
آنالیز حساسیت
الگوریتم ژنتیک با پارامترهای حقیقی
حسن
حاج عبداللهی
hajabdollahi@iust.ac.ir
1
استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ولی عصر رفسنجان، رفسنجان، ایران
AUTHOR
مریم
حسن پور ناصریه
m.hasanpour@eng.uk.ac.ir
2
دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران
LEAD_AUTHOR
[1] Dagdougui H., Ouammi A., Robba M., and Sacile R., Thermal analysis and performance optimization of a solar water heater flat plate collector: Application to Tétouan (Morocco), Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 15, pp. 630-638, 2011.
1
[2] Agbo S. and Okoroigwe E., Analysis of thermal losses in the flat-plate collector of a thermosyphon solar water heater, Research Journal of Physics, Vol. 1, pp. 35-41, 2007.
2
[3] Bilgen E.and Bakeka B., Solar collector systems to provide hot air in rural applications, Renewable Energy, Vol. 33, pp. 1461-1468, 2008.
3
[4] Bejan A., General criterion for rating heat-exchanger performance, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 21, pp. 655-658, 1978.
4
[5] Luminosu I.and Fara L., Determination of the optimal operation mode of a flat solar collector by exergetic analysis and numerical simulation, Energy, Vol. 30, pp. 731-747, 2005.
5
[6] Zueva G. and Magiera J., Mathematical model of heat transfer in a solar collector and its experimental validation, Theoretical Foundations of Chemical Engineering, Vol. 35, pp. 604-608, 2001.
6
[7] Cristofari C., Notton G., Poggi P., and Louche A., Modelling and performance of a copolymer solar water heating collector, Solar Energy, Vol. 72, pp. 99-112, 2002.
7
[8] Cadafalch J., A detailed numerical model for flat-plate solar thermal devices, Solar Energy, Vol. 83, pp. 2157-2164, 2009.
8
[9] Saleh A. M., Mueller D. W., and Abu-Mulaweh H. I., Flat-plate solar collector in transient operation: modeling and measurements, Journal of Thermal Science and Engineering Applications, Vol. 7, p. 014502, 2015.
9
[10] Akhtar N. and Mullick S., Computation of glass-cover temperatures and top heat loss coefficient of flat-plate solar collectors with double glazing, Energy, Vol. 32, pp. 1067-1074, 2007.
10
[11] Faizal M., Saidur R., Mekhilef S., Hepbasli A., and Mahbubul I., Energy, economic, and environmental analysis of a flat-plate solar collector operated with SiO2 nanofluid, Clean Technologies and Environmental Policy, pp. 1-17, 2014.
11
[12] Farahat S., Sarhaddi F., and Ajam H., Exergetic optimization of flat plate solar collectors, Renewable Energy, Vol. 34, pp. 1169-1174, 2009.
12
[13] Duffie J. A.and Beckman W. A., Solar engineering of thermal processes vol. 3: Wiley New York etc., 1980.
13
[14] Lee P.-S., Garimella S. V., and Liu D., Investigation of heat transfer in rectangular microchannels, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 48, pp. 1688-1704, 2005.
14
[15] K. Deb, Multi-objective optimization using evolutionary algorithms Vol. 16: John Wiley & Sons, 2001.
15
ORIGINAL_ARTICLE
ارتعاشات اجباری میکرولوله حامل جریان سیال واقع بر بستر پسترناک تحت نیروی متحرک و با درنظر گرفتن تئوری گرادیان کرنش
در این مقاله ارتعاشات اجباری یک میکرولوله ویسکوالاستیک حامل سیال، واقع بر بستر پسترناک تحت تاثیر نیروی متحرک هارمونیک بررسی شده است. معادله حرکت میکرولوله حامل سیال به همراه شرایط مرزی، براساس تئوری گرادیان کرنش مرتبه اول و فرضیات تیر اویلر-برنولی با استفاده از اصل توسعه یافته همیلتون استخراج میشود. رفتار ویسکوالاستیک میکرولوله با استفاده از تئوری ویسکوالاستیک خطی کلوین-ویت مدلسازی شده است. معادله دیفرانسیل حاکم با بکارگیری روش گالرکین به یک سیستم از معادله دیفرانسیل معمولی در حوزه زمان تبدیل میشود و نتایج عددی با استفاده از روش مربعات دیفرانسیلی برای یک میکرولوله با شرایط مرزی دوسرمفصل و دوسرگیردار بدست آمده است. در این مطالعه تاثیر تغییرات پارامترهای مختلف مانند نسبت جرمی، قطر میکرولوله، مدول بستر پسترناک و وینکلر و تاثیر شرایط مرزی مختلف بر تغییر مکان بیبعد شده میکرولوله ویسکوالاستیک، بررسی شده است. مقایسه نتایج بدست آمده از روش مربعات دیفرانسیلی با روش رانگ کوتا مرتبه چهار، بیانگر دقت خوب روش عددی مربعات دیفرانسیلی در حل اینگونه مسائل میباشد. همچنین نتایج با آنچه قبلا در مطالعات پیشین گزارش شده است در تطابق خوبی میباشد.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6773_920fc7dd4ebcccf045ba41e3451a573d.pdf
2017-11-22
95
104
ارتعاشات اجباری
میکرولوله حامل سیال
تئوری الاستیسیته گرادیان کرنش
نیروی متحرک
روش مربعات دیفرانسیلی
محمد
حسینی
hosseini@sirjantech.ac.ir
1
دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سیرجان، سیرجان، ایران
LEAD_AUTHOR
عباس
زندی باغچه مریم
abas.zandi@yahoo.com
2
کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سیرجان، سیرجان، ایران
AUTHOR
[1] Eringen A. C., Nonlocal polar elastic continua, International journal of engineering science, Vol. 10, No. 1, pp. 1-16, 1972.
1
[2] Lam D., Yang F., Chong A., Wang J. and Tong P., Experiments and theory in strain gradient elasticity, Journal of the Mechanics and Physics of Solids, Vol. 51, No. 8, pp. 1477-1508, 2003.
2
[3] Rinaldi S., Prabhakar S., Vengallatore S. and Païdoussis M. P., Dynamics of microscale pipes containing internal fluid flow: Damping, frequency shift, and stability, Journal of Sound and Vibration, Vol. 329, No. 8, pp. 1081-1088, 2010.
3
[4] Lee H.-L. and Chang W.-J., Free transverse vibration of the fluid-conveying single-walled carbon nanotube using nonlocal elastic theory, Journal of Applied Physics, Vol. 103, No. 2, pp. 024302, 2008.
4
[5] Reddy C., Lu C., Rajendran S. and Liew K., Free vibration analysis of fluid-conveying single-walled carbon nanotubes, Applied Physics Letters, Vol. 90, No. 13, pp. 133122, 2007.
5
[6] Wang L., Ni Q., Li M. and Qian Q., The thermal effect on vibration and instability of carbon nanotubes conveying fluid, Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, Vol. 40, No. 10, pp. 3179-3182, 2008.
6
[7] Yan Y., Wang W. and Zhang L., Noncoaxial vibration of fluid-filled multi-walled carbon nanotubes, Applied Mathematical Modelling, Vol. 34, No. 1, pp. 122-128, 2010.
7
[8] Yoon J., Ru C. and Mioduchowski A., Vibration and instability of carbon nanotubes conveying fluid, Composites Science and Technology, Vol. 65, No. 9, pp. 1326-1336, 2005.
8
[9] Natsuki T., Ni Q.-Q. and Endo M., Wave propagation in single-and double-walled carbon nanotubes filled with fluids, Journal of applied physics, Vol. 101, No. 3, pp. 034319, 2007.
9
[10] Fleck N., Muller G., Ashby M. and Hutchinson J., Strain gradient plasticity: theory and experiment, Acta Metallurgica et Materialia, Vol. 42, No. 2, pp. 475-487, 1994.
10
[11] McFarland A. W. and Colton J. S., Role of material microstructure in plate stiffness with relevance to microcantilever sensors, Journal of Micromechanics and Microengineering, Vol. 15, No. 5, pp. 1060-1080, 2005.
11
[12] Stölken J. and Evans A., A microbend test method for measuring the plasticity length scale, Acta Materialia, Vol. 46, No. 14, pp. 5109-5115, 1998.
12
[13] Yang F., Chong A., Lam D. and Tong P., Couple stress based strain gradient theory for elasticity, International Journal of Solids and Structures, Vol. 39, No. 10, pp. 2731-2743, 2002.
13
[14] Şimşek M. and Reddy J., Bending and vibration of functionally graded microbeams using a new higher order beam theory and the modified couple stress theory, International Journal of Engineering Science, Vol. 64, No.1, pp. 37-53, 2013.
14
[15] Şimşek M., Vibration analysis of a functionally graded beam under a moving mass by using different beam theories, Composite Structures, Vol. 92, No. 4, pp. 904-917, 2010.
15
[16] Kong S., Zhou S., Nie Z. and Wang K., Static and dynamic analysis of micro beams based on strain gradient elasticity theory, International Journal of Engineering Science, Vol. 47, No. 4, pp. 487-498, 2009.
16
[17] Wang C., Zhang Y., Ramesh S. S. and Kitipornchai S., Buckling analysis of micro-and nano-rods/tubes based on nonlocal Timoshenko beam theory, Journal of Physics D: Applied Physics, Vol. 39, No. 17, pp. 3904-3920, 2006.
17
[18] Reddy J., Nonlocal theories for bending, buckling and vibration of beams, International Journal of Engineering Science, Vol. 45, No. 2, pp. 288-307, 2007.
18
[19] Mahmoud F., Eltaher M., Alshorbagy A. and Meletis E., Static analysis of nanobeams including surface effects by nonlocal finite element, Journal of mechanical science and technology, Vol. 26, No. 11, pp. 3555-3563, 2012.
19
[20] Wang C., Zhang Y. and He X., Vibration of nonlocal Timoshenko beams, Nanotechnology, Vol. 18, No. 10, pp. 105-121, 2007.
20
[21] Ji B., Chen W. and Zhao J., Measurement of length-scale and solution of cantilever beam in couple stress elasto-plasticity, Acta Mechanica Sinica, Vol. 25, No. 3, pp. 381-387, 2009.
21
[22] Misiurek K. and Sniady P., Vibration of sandwich beam due to a moving force, Composite Structures, Vol. 104, No. 1, pp. 85‐93, 2013.
22
[23] Sung Y. G., Modelling and control with piezoactuators for simply supported beam under moving mass, Journal of Sound and Vibration, Vol. 250, No. 4, pp. 617-626, 2002.
23
[24] Tajalli S., Rahaeifard M., Kahrobaiyan M., Movahhedy M., Akbari J. and Ahmadian M., Mechanical behavior analysis of size-dependent micro-scaled functionally graded Timoshenko beams by strain gradient elasticity theory, Composite Structures, Vol. 102, No. 1, pp. 72-80, 2013.
24
[25] Ansari R., Gholami R., Shojaei M. F., Mohammadi V. and Sahmani S., Size-dependent bending, buckling and free vibration of functionally graded Timoshenko microbeams based on the most general strain gradient theory, Composite Structures, Vol. 100, No.1, pp. 385-397, 2013.
25
[26] Ghorbanpour Arani A., Amir S., Dashti P. and Yousefi M., Flow-induced vibration of double bonded visco-CNTs under magnetic fields considering surface effect, Computational Materials Science, Vol. 86, No. 1, pp. 144-154, 2014.
26
[27] Wang L., Size-dependent vibration characteristics of fluid-conveying microtubes, Journal of Fluids and Structures, Vol. 26, No. 4, pp. 675-684, 2010.
27
[28] Mindlin R. and Eshel N., On first strain-gradient theories in linear, elasticity International Journal of Solids and Structures, Vol. 4, No. 1, pp. 109-124, 1968.
28
[29] Benjamin T. B., Dynamics of a system of articulated pipes conveying fluid. I. Theory, in Proceeding of, The Royal Society, Vol. 21, No. 1, pp. 457-486, 1997.
29
[30] Ghavanloo E. and Fazelzadeh S. A., Flow-thermoelastic vibration and instability analysis of viscoelastic carbon nanotubes embedded in viscous fluid, Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, Vol. 44, No. 1, pp. 17-24, 2011.
30
[31] Bellman R. and Casti J., Differential quadrature and long-term integration, Journal of Mathematical Analysis and Applications, Vol. 34, No. 2, pp. 235-238, 1971.
31
[32] Bert C. W. and Malik M., Differential quadrature method in computational mechanics: a review, Applied Mechanics Reviews, Vol. 49, No. 1, pp. 1-28, 1996.
32
[33] Khalili S., Jafari A. and Eftekhari S., A mixed Ritz-DQ method for forced vibration of functionally graded beams carrying moving loads, Composite Structures, Vol. 92, No. 10, pp. 2497-2511, 2010.
33
[34] Şimşek M., Dynamic analysis of an embedded microbeam carrying a moving microparticle based on the modified couple stress theory, International Journal of Engineering Science, Vol. 48, No. 12, pp. 1721-1732, 2010.
34
ORIGINAL_ARTICLE
حل زمانی تغییرات ضریب برآ و نقطه جدایش روی ایرفویل 0015 NACA با محرک های پلاسمایی در ولتاژهای سینوسی، مربعی و دندانه مثلثی
در ﺗﺤﻘﻴﻖ ﺣﺎﺿﺮ اﺛﺮات محرک پلاسمایی با تابع ولتاژهای سینوسی، مربعی و دندانه مثلثی مثبت روی تغییر موقعیت نقطهی جدایش ﺟﺮﻳﺎن بررسی شده است. همچنین میزان توانایی این محرک پلاسمایی را در افزایش مقدار ضریب برآ در سه نوع مدل ولتاژ ذکر شده در اﻃﺮاف اﻳﺮﻓﻮﻳﻞ ﻣﺪلNACA0015 در زاویههای حملهی 0 ،3/5 ، 5/11 و 5/17بررسی شده است و بهترین نوع مدل ولتاژ برای افزایش ضریب برآ و برطرف کردن نقطه جدایش جریان و یا تضعیف آن بهدست آمده است. در ابتدا ضریب فشار روی ایرفویل NACA0015 در حالتی که محرک پلاسمایی روشن میباشد محاسبه و با مقایسه با کار تجربی سوسا مورد اعتبارسنجی قرار گرفته است سپس تغییرات پروفیل سرعت و تغییرات موقعیت نقطه جدایش جریان در سه ناحیه روی ایرفویل و یک ناحیه پشت ایرفویل براساس مدلهای متفاوت ولتاژ مربعی، سینوسی و دندانه مثلثی مثبت در چهار زاویهی حمله، به صورت عددی و وابسته به زمان با استفاده از نرم افزار COMSOL ارایه شده است.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6772_324183cb991d810ae2bc0a3c2db14e7d.pdf
2017-11-22
105
111
جریان الکتریکی کرونا
حل وابسته به زمان
ضریب برآ
نقطه جدایش
ایرفویل NACA0015
سهراب
خانیان
sohrab.khanian@yahoo.com
1
دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران
AUTHOR
نیکی
رضازاده
n.rezazadeh@hsu.ac.ir
2
استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران
LEAD_AUTHOR
امیر بک
خوشنویس
khosh1966@yahoo.com
3
دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران
AUTHOR
[1] Sosa R, Artana G. Steady control of laminar separation over airfoils with plasma sheet actuators. Journal of Electrostatic, 604-10. 2006.
1
[2] Adamo J, Artana G, Moreau E,Touchard G. Control of the airflow close to a flat plate with electrohydrodynamic actuators. ASME Paper. 2002.
2
[3] Tathiri G, Pouryoussefi G,Doostmahmoudi A, Mirzaei M. Experimental investigation of the effect of dielectric barrier on induced velocity of quiescent air boundary layer with comparison of corona wind and AC-DC DBD plasma Shahrood. 103-10, 2014.
3
[4] Colver G, El-Khabiry S. Modeling of DC corona discharge along an electrically conductive flat plate with gas flow.IEEE Trans Ind Appl. 387–94, 1999.
4
[5] Noger C,Chang J,Touchard G.Activ controls of electrohydrodynamically induced secondary flow in coronadischarge reactor.in: Proceedings of the Second International Symposium on Plasma Technology in Pollution Control. Bahia.136–41, 1997.
5
[6] Roth J, Sherman D. Electrohydrodynamic flow control with a glow discharge surface plasma. AIAA J.1166–78, 2000.
6
[7] Wilkinson S. Investigation of an oscillating surface plasma for turbulent drag reduction.AIAA Paper. 2003:2003–1023.
7
[8] Artana G, Sosa R, Moreau E, Touchard G.Control of the near wake flow around a circular cylinder with electrohydrodynamic actuators. Exp Fluids.580–8, 2003.
8
[9] Sosa R, Moreau E, Touchard G, Artana G. Stall control of airfoils at high angle of attack with periodically excited EHD actuators. AIAA Paper No. 2004.
9
[10] Artana G, Desimone G, Touchard G. Proceedings of the Tenth International Conference, Cambridge.28–31, 1999.
10
[11] Patel M. P, Ng T. T, Vasudevan S, Corke T. C, Post M. L, McLaughlin T. E, and Suchomel C. F,J. Aircr.223, 2008.
11
[12] Thomas FO, Kozlov A, Corke TC .Plasmaactuators for cylinder flow control and noise reduction. AIAA J .:46(8) 1921–1931, 2008.
12
[13] Mestiri R, Hadaji R, and Nasrallah S.Ben, Desalination.468, 2008.
13
[14] Shyy W, Berg M, Ljungqvist D. Flappin an flexible wings for biological and micro air vehicles. Aerosp.455–505, 1999.
14
[15] Zaman kbmq, Mckinzie DJ. Control of lamina separation over airfoils by acoustic excitation. AIAA J.1075–83, 1991.
15
[16] Seifert A, Bachar T, Wygnanski I. Application of active separation control to a small unmanned air vehicle. J Aircraft.474–7, 1998.
16
[17] Greenblatt D, Wygnanski I. Use of periodi excitation toenhance airfoil performance at low Reynolds numbers. J Aircraft.190–2, 2000.
17
[18] Mestiri R, Hadaji R, Nasrallah SB. An experimental study of a plasma actuator in absence of free airflow: Ionic wind velocity profile. PHYSICS OF PLASMAS. 083503-1-7, 2010.
18
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی تاثیر صفحه جداگر در رفتار جریان گرما-سیال حول استوانه دایروی محصور در کانال
در پژوهش حاضر تاثیر طول و زاویه قرارگیری صفحه جداگر متصل به پشت استوانه ی در معرض جریان صلیبی محصور در کانال برای اعداد رینولدز مختلف مورد تحلیل قرار می گیرد. در ابتدا تاثیر وجود صفحه جداگر روی پارامترهای ضریب پسا، افت فشار و انتقال گرما برآورد شده و در ادامه تاثیر طول و زاویه قرارگیری آن نیز بر روی پارامتر های فوق بررسی می گردد. تولید شبکه با نرم افزار GAMBIT انجام شده و معادلات پیوستگی، مومنتوم و انرژی همراه شرایط مرزی مسأله با روش حجم محدود با نرم افزار FLUENT حل شده است. برای گسسته سازی عبارتهای جابجایی و پخش از طرح بالا دست مرتبه دوم و برای پیوند میان سرعت و فشار از الگوریتم PISO استفاده شده است. تغییرات طول صفحه جداگر از 25/0 تا 3 برابر قطر استوانه و زاویه قرارگیری آن از صفر تا 45 درجه مورد بررسی قرار گرفته است. ضریب پسا با افزایش طول صفحه جداگر به طور پیوسته کاهش می یابد و نیز با افزایش طول صفحه جداگر تقریبا از 5/1 برابر قطر استوانه انتقال گرما کاهش می یابد. همچنین با افزایش عدد رینولدز تاثیر افزودن صفحه جداگر کمتر می شود.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6793_612117bc4375d0ba5b9cf46e7f5f12b9.pdf
2017-11-22
113
118
استوانه دایروی
صفحه جداگر
جریان لایهای
معادلات ناویر- استوکس
انتقال گرما
سیداسماعیل
رضوی
razavi@tabrizu.ac.ir
1
استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
LEAD_AUTHOR
بابک
عباپور
2
دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
AUTHOR
[1] Razavi S.E., Farhangmehr V., Barar F., Impact of the splitter plate on flow and heat transfer around circular cylinder at low Reynolds numbers, J. Appl. Sci. ,Vol. 8, No. 7, pp 1286-1292, 2008.
1
[2] Roshko A., On the wake and drag of bluff bodies, J. Aero. Sci., Vol. 22, pp 124-132, 1954.
2
[3] Gerrard J.H., the mechanics of the formation region of vortices behind bluff bodies, J. Fluid Mech, Vol. 25, pp401-413, 1966.
3
[4] Apelt C.J. , West G.S. , Szewczyk A.A. , the effects of wake splitter plates on the flow past a circular cylinder in the range , Journal of Fluid mechanics, Vol 61, pp 187-199.
4
[5] Sparrow E.M., Kang S.S.,longitudinally-finned cross-flow tubebanks and their heat transfer and pressure drop characteristics , Int. J. Heat and Mass Transfer, Vol.28, pp 339-350, 1985.
5
[6] Patanik B.S.V. P., Seatharamu K.N., Aswatha Narayana P.A., Simulation of laminar cofined flow past a circular cylinder with integral wake splitter involving Heat transfer, Int. J. Numer. Methods heat Fluid flow. Vol. 6, pp 65-81, 1996.
6
[7] Anderson E. A., Szewczyk A. A., Effect of splitter on the near wake of in circular cylinder in 2 or 3dimensional flow configuration Experiments in fluids, Vol. 23, pp 161-174, 1997.
7
[8] Nakayama Y.H., Noda, LES simulation of flow around a bluff body fitted with a splitter plate, J. Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 85, pp 85-96, 2000.
8
[9] Tiwari D., Chakraborty G., Biswas P.K., Panigrahi, Numerical prediction of flow and heat transfer in a channel in the presence of a built-in circular tube with and without an integral wake splitter, Int. J. of Heat and Mass Transfer, Vol. 48, pp 439-453, 2005.
9
[10] Khalighi B., El Tahery, S.H., Haworth D.C. and Hueblers M.S., Experimentals and Computational study of unsteady wake flow behind a Bluff body with Drag reduction Device, SAE paper no. 2001-01B-207.
10
[11] Texier A., Bustmante A.S.C., Laurent D., Contribution of a short separating plate on the control of swirling process downstream a half cylinder, J. Experimental and FLUID SCIENCE, Vol. 26, pp 565-572, 2002.
11
[12] Hwang J.Y., Yang K.S. Sun S.H., Reduction of Flow induced forces on circular cylinder using a detached splitter, Vol. 8, pp 2433-2436, 2003.
12
[13] Zukauskas J. Ziugzda, Heat transfer of a cylinder in cross flow, Hemisphere publishing crop, Washington DC, 1985.
13
[14] Ozono S., vortex suppression of a cylinder wake by deflectors, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 91, pp91-99, 2003.
14
[15] Akilli H., Rockwell D., Vortex formation from a cylinder in shallow water, J. Physics of Fluids, Vol. 14, pp 2957-2976, 2005.
15
[16] Mahbub Alam Md., Sakamoto H., Zhou Y., effect of a T-shaped plate on reduction induced forces on two tandem cylinders in a cross-flow, J. Heat and Mass transfer, Vol 48, pp 439-453, 2006.
16
[17] Gu F., Wang J.S., Qiao X.Q., Huang Z., Pressure distribution, fluctuating forces and vortex shedding behavior of circular cylinder with rotatable splitter plates, J. Fluid and Structures, Vol. 28, pp 263-278, 2012.
17
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی تجربی معیارهای مختلف قضاوت گرمایی نانوسیالات در رژیم جریان لایه ای در مبادله کن گرمایی پرهدار
این تحقیق به پیدا کردن یک معیار مناسب برای قضاوت گرمایی در مورد نانوسیالات اختصاص داده شده است. اهمیت این مسئله از گمراه کننده بودن، ادعای وجود انتقال گرمای بیشتر برای نانو سیال در مقایسه با سیال پایه، در صورت غفلت از اثرات هیدرولیک مانند افزایش افت فشار، ناشی میشود. برای روشن شدن موضوع، دستگاه تجربی با توانایی ایجاد معیارهای عدد رینولدز ثابت و توان پمپاژ ثابت ساخته شده و رفتار گرمایی نانوسیال اکسید سیلیسیم / آب و آب مقطر در رژیم جریان لایهای و در ناحیهی در حال توسعه هیدرولیکی و گرمایی بررسی شده است. در این راستا، ضریب انتقال گرما در داخل مبادلهکن گرمایی لوله پره دار ارزیابی شده است، نتایج برای دماهای مختلف ورودی و غلظت های مختلف نانو سیال برای هر دو معیار عدد رینولدز ثابت و توان پمپاژ ثابت ارائه گردیده است. مطابق نتایج ارائه شده، میزان غلظت نانوذرات در سیال پایه تاثیر بسیار زیادی بر مقدار انحراف این دو معیار خواهد داشت به نحوی که هر قدر غلظت نانوسیال مورد استفاده بیشتر باشد، میزان اختلاف بین این دو معیار نیز بیشتر خواهد شد و لذا در این کار به دلیل غلظت پائین نانوسیال، استفاده از هریک از معیار ها تفاوت قابل توجهی در نتایج بدست آمده ایجاد نکرده است.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6756_cee0f78e89a2de074d893a1e24535908.pdf
2017-11-22
119
127
مطالعه تجربی
نانوسیال
عدد رینولدز
توان پمپاژ ثابت
مبادله کن گرما
رامین
ساجدی
ramin_sajedi@yahoo.com
1
فارغ التحصیل کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
AUTHOR
محرم
جعفری
mjafari@tabrizu.ac.ir
2
استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
LEAD_AUTHOR
[1] Li Q., Xuan Y., Convective heat transfer and Flow characteristics of Cu- water nanofluid, Sci. China E 45, 408, 2002.
1
[2] Xuan Y., Li Q., Investigation on convective heat transfer and flow features of nanofluids, ASME J. Heat Transfer 125, 151, 2003.
2
[3] Yang Y., Zhang Z.G., Grulke E.A., Anderson W.B., Wu G., Heat transfer propertiesof nanoparticle-in-fluid dispersions (nanofluids) in laminar flow, InternationalJournal of Heat and Mass Transfer 48, 1107–1116, 2005.
3
[4] Zeinali Heris S., Nasr Esfahany M., Etemad S. Gh., Experimental investigation of convective heat transfer of Al2O3/water nanofluid in circular tube, International Journal of Heat and Fluid Flow 28, 203–210, 2007.
4
[5] Anoop K.B., Sundararajan T., Sarit K. Das, Effect of particle size on the convective heat transfer in nanofluid in the developing region, International Journal of Heat and Mass Transfer 52. 2189–2195, 2009.
5
[6] Hwang K.S., Jang S.P., Choi S.U.S., Flow and convective heat transfercharacteristics of water-based Al2O3 nanofluids in fully developed laminarflow regime, International Journal of Heat and Mass Transfer 52, 193–199, 2009.
6
[7] Esmaeilzadeh E., Almohammadi H., Nasiri Vatan Sh., Omrani A.N., Experimental investigation of hydrodynamics and heat transfer characteristics of g-Al2O3/water under laminar flow inside a horizontal tube, International Journal of Thermal Sciences 63, 31-37, 2013.
7
[8] Esmaeilzadeh E., Almohammadi H., Nokhosteen A., Motezaker A., Omrani A.N., Study on heat transfer and friction factor characteristics of g-Al2O3/water through circular tube with twisted tapeinserts with different thicknesses, International Journal of Thermal Sciences 82, 72-83. 2014.
8
[9] Sébastien Ferrouillat, André Bontemps, Olivier Poncelet , Olivier Soriano, Jean-Antoine Gruss, Influence of nanoparticle shape factor on convective heat transfer and energetic performance of water-based SiO2 and ZnO nanofluids, Applied Thermal Engineering 51, 839-851, 2013.
9
[11] Azmi W.H., Sharma K.V., Sarma P.K., Rizalman Mamat, Shahrani Anuar, V. Dharma Rao, Experimental determination of turbulent forced convection heat transfer and friction factor with SiO2 nanofluid" Experimental Thermal and Fluid Science 51, 103–111, 2013.
10
[11] Rabienataj Darzi A.A., Mousa Farhadi, Kurosh Sedighi, Rouzbeh Shafaghat, Kaveh Zabihi Experimental investigation of turbulent heat transfer and flow characteristics of SiO2/water nanofluid within helically corrugated tubes, International Communications in Heat and Mass Transfer 39, 1425–1434, 2012.
11
[12] Javadi F.S., Sadeghipour S., Saidur R., BoroumandJazi G., Rahmati B., Elias M.M., Sohel M.R., The effects of nanofluid on thermophysical properties and heat transfer characteristics of a plate heat exchanger, International Communications in Heat and Mass Transfer 44, 58–63, 2013.
12
[13] Ebrahimi M., Farhadi M., Sedighi K., Akbarzade S., Experimental Investigation of Force Convection Heat Transfer in a Car Radiator Filled with SiO2-water Nanofluid, IJE TRANSACTIONS B: Applications Vol. 27, No. 2, (February) 333-340, 2014.
13
[14] Yu W., France D.M., Timofeeva E. V., Singh D., and Routbort J. L. Thermophysical property-related comparison criteria for nanofluid heat transfer enhancement in turbulent flow, APPLIED PHYSICS LETTERS 96, 213109, 2010.
14
[15] Ehsan B., Haghighi, Mohsin Saleemi, Nader Nikkam, Zahid Anwar, Itziar Lumbreras ,Mohammadreza Behi, Seyed A. Mirmohammadi , Heiko Poth , Rahmatollah Khodabandeh Muhammet S. Toprak , Mamoun Muhammed, Bjِrn Palm, "Cooling performance of nanofluids in a small diameter tube, Experimental Thermal and Fluid Science 49, 114–122, 2013.
15
[16] Nader Nikkama, Ehsan B., Haghighi, Mohsin Saleemi, Mohammadreza Behi, Rahmatollah Khodabandeh, Mamoun Muhammed, Björn Palm, Muhammet Toprak S., Experimental study on preparation and base liquid effect on thermo-physical and heat transport characteristics of α-SiC nanofluids" International Communications in Heat and Mass Transfer Volume 55, July 2014, Pages 38–44 .
16
[17] INPBE, A benchmark study on the thermal conductivity of nanofluids, JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 106, 094312 2009.
17
[18] E. V., Gavrilov A. N., McCloskey J. M. and Tolmachev Y. V., Thermal conductivity and particle agglomeration in alumina nanofluids: Experiment and theory, PHYSICAL REVIEW E 76, 061203, 2007.
18
[19] Sider E.N. and Tate,G.E.,.Heat transfer and pressure drop in liquids in tubes.Ind.Eng.chem., Vol.28,1429-1453, 1936.
19
[20] Kays W.M. , Crawford M.E. . Convective Heat and Mass Transfer. McGrawHill, New York , 1980.
20
[21] Holman J.P., Experimental Methods for Engineers, fifth ed. McGraw-Hill, New York, 1989.
21
[22] Beckwith T.G., Marangoni R.D., Lienhard J.H., Mechanical Measurements, fifthed., AddisoneWesley Publishing Company, New York, 1990.
22
[23] Rea U., McKrell T., Hu L., J.Buongior no, Laminar convective heat transfer and viscous pressure loss of alumina–water and zirconia–water nanofluids, International Journal of Heat and Mass Transfer 52, 2042–2048, 2009.
23
[24] Sajedi R., Jafari M., Taghilou M., An experimental study on the effect of conflict measurement criteria for heat transfer enhancement in nanofluidics , Powder Technology 297, 448–456, 2016.
24
ORIGINAL_ARTICLE
مدلسازی دوفازی نفوذ و پیمایش سیال در مسیرهای مشخص داخل محیط متخلخل لایهای به کمک روش شبکه بولتزمن
در این مقاله، پدیده نفوذ فیلم مایع و همچنین قطره داخل محیط متخلخل لایهای به کمک مدل شان و چن دو فازی و روش شبکه بولتزمن مطالعه شدهاست. محیط متخلخل لایهای از توزیع تصادفی موانع جامد ایجاد شده است بهطوریکه نسبت تخلخل در هر لایه و در کل ناحیه متخلخل، دارای مقدار ثابتی میباشد و به یکنواختتر شدن توزیع موانع کمک میکند. در این مطالعه، الگوی نفوذ سیال داخل محیط متخلخل، هم بصورت فیلم مایع و هم به شکل قطره مورد بررسی قرار گرفته و دو رژیم نفوذ ویسکوز فینگرینگ و کاپیلاری فینگرینگ مشاهده و بررسی شدهاست. تاثیر نسبت تخلخل و ویژگی آبدوست یا آبگریز بودن سطح بر روی آهنگ نفوذ نیز بررسی گردیده است؛ درکل افزایش میزان تخلخل و آبگریز نمودن سطوح موجب افزایش آهنگ پخش میگردد. با توجه به لایهای بودن محیط متخلخل، اثر استفاده از لایهها با نسبت تخلخلهای مختلف و دارای یک نسبت تخلخل معین در مجموع لایهها، بر روی بهبود آهنگ نفوذ سیال در محیط متخلخل مورد بحث قرار گرفتهاست. همچنین به چگونگی تغییر الگوی نفوذ از رژیم ویسکوز فینگرینگ و نزدیک شدن به رژیم کاپیلاری فینگرینگ به کمک آبدوست نمودن سطوح پرداخته شدهاست. از ویژگیهای منحصربفرد تحقیق حاضر، ارائه راهکاری برای تغییر مسیر نفوذ فیلم مایع و عبور آن از مسیر مشخص، داخل محیط متخلخل لایهای میباشد.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6762_f43cc99e5355c71c1f06bf2516b88679.pdf
2017-11-22
129
138
محیط متخلخل لایه ای
سطوح آبدوست و آبگریز
نفوذ فیلم مایع
روش شبکه بولتزمن
رژیم ویسکوز فینگرینگ
حانیه
صالح آبادی
salehabadi.hmech@yahoo.com
1
دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران
AUTHOR
محسن
نظری
nazari_me@yahoo.com
2
دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران
LEAD_AUTHOR
محمد حسن
کیهانی
m_kayhani@yahoo.com
3
استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران
AUTHOR
[1] Yasser Ben Salah Y. T., Takemi Chikahisa, Gas channel optimisation for PEM fuel cell using the lattice Boltzmann method, Energy Procedia, Vol. 28, pp. 125 – 133, 2012.
1
[2] Dong B., Yan Y. Y., Li W., LBM Simulation of Viscous Fingering Phenomenon in Immiscible Displacement of Two Fluids in Porous Media, Transport in Porous Media, Vol. 88, pp. 293–314, 2011.
2
[3] Nazari M., Ashouri M., Kayhani M. H., Tamayol A., Experimental study of convective heat transfer of a nanofluid through a pipe filled with metal foam, International Journal of Thermal Sciences, Vol. 88, No. 0, pp. 33-39, 2015.
3
[4] Nazari M., Mohebbi R., Kayhani M. H., Power-law fluid flow and heat transfer in a channel with a built-in porous square cylinder: Lattice Boltzmann simulation, Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, Vol. 204, No. 0, pp. 38-49, 2014.
4
[5] Mohammad Taghilou M. H. R., simulation of 2D droplet penetration in porous media using lattice boltzmann method, Modares Mechanical Engineering, Vol. 13, pp. 43-56, 2014.
5
[6] Shan X., Chen H., Simulation of nonideal gases and liquid-gas phase transitions by the lattice Boltzmann equation", Physical Review E, Vol. 49, No. 4, pp. 2941-2948, 1994.
6
[7] Zhang X., Lattice Boltzmann implementation for Fluids Flow Simulation in Porous Media, I.J. Image, Graphics and Signal Processing, Vol. 4, pp. 39-45, 2011.
7
[8] Dong B., Yan Y. Y., Li W., Song Y., Lattice Boltzmann simulation of viscous fingering phenomenon of immiscible fluids displacement in a channel, Computers & Fluids, Vol. 39, No. 5, pp. 768-779, 2010.
8
[9] Liu H., Valocchi A., Kang Q., Werth C., Pore-Scale Simulations of Gas Displacing Liquid in a Homogeneous Pore Network Using the Lattice Boltzmann Method, Transport in Porous Media, Vol. 99, No. 3, pp. 555-580, 2013. English
9
[10] Taghilou M., Rahimian M. H., Investigation of two-phase flow in porous media using lattice Boltzmann method, Computers & Mathematics with Applications, Vol. 67, No. 2, pp. 424-436, 2014.
10
[11] Sukop M. C., Thorne, Daniel T., Lattice Boltzmann Modeling, 1 ed., Florida USA: Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2006.
11
[12] Buick J. M., Greated C. A., Gravity in a lattice Boltzmann model, Physical Review E, Vol. 61, No. 5, pp. 5307-5320, 2000.
12
[13] Reis Jr N. C., Griffiths R. F., Santos J. M., Numerical simulation of the impact of liquid droplets on porous surfaces, Journal of Computational Physics, Vol. 198, No. 2, pp. 747-770, 2004.
13
[14] Reis Jr N. C., Griffiths R. F., Santos J. M., Parametric study of liquid droplets impinging on porous surfaces, Applied Mathematical Modelling, Vol. 32, No. 3, pp. 341-361, 2008.
14
[15] Lenormand R., Touboul E., Zarcone C., Numerical models and experiments on immiscible displacements in porous media, Journal of Fluid Mechanics, Vol. 189, No. -1, pp. 165-187, 1988.
15
ORIGINAL_ARTICLE
پیشنهاد و تحلیل ترمودینامیکی چرخهی جدید برای تولید توان از چاههای زمینگرمایی سبلان
سیال خروجی از چاههای زمینگرمایی در یک منطقه دارای اختلاف دما و فشار میباشند. در این مقالهیک چرخه جدید ترکیبی تبخیر آنی-باینری با در نظر گرفتن اختلاف فشار و دمای چاههای زمینگرمایی برای تولید توان از منابع انرژی زمینگرمایی منطقه سبلان در ایران پیشنهادشده است. برای چرخه باینری چهار سیال عامل مناسب در نظر گرفتهشده، چرخه پیشنهادی با نرمافزار EES با استفاده از دادههای واقعی چاههای زمینگرمایی سبلان مورد تحلیل قرارگرفته و مقادیر فشار بهینه برای دو مخزن تبخیر آنی محاسبهشده است. نتایج نشان میدهد برای دستیابی به حداکثر بازده حرارتی و توان خروجی، فشار بهینه برای مخزن انبساط اول 800- kPa و برای مخزن انبساط دوم 92- kPaمیباشند. همچنین نتایج نشان میدهد که سیال R141b بهعنوان مناسبترین سیال برای چرخه باینری انتخابشده و برای این سیال عامل، توان خالص تولیدی چرخه پیشنهادی 11/17 مگاوات محاسبهشده است. برای مقایسه عملکرد چرخه پیشنهادی با چرخه پیشنهادی در پژوهش قبلی برای منابع زمینگرمایی سبلان، با در نظر گرفتن شرایط چاه فرض شده در آن پژوهش، نتایج نشان میدهد که توان خالص تولیدی چرخه پیشنهادی در این مقاله 3/26 درصد بیشتر هست.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6839_3361975f577cdea7960c2bfabb1550d0.pdf
2017-11-22
139
147
انرژی زمینگرمایی
منابع زمینگرمایی سبلان
نیروگاه زمینگرمایی
چرخه تولید توان
تحلیل ترمودینامیکی
امین
عالی
amin_x61@yahoo.com
1
دانشجوی دکترا، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی ارومیه، ایران
AUTHOR
نادر
پور محمود
2
استاد، دانشکده فنی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران
AUTHOR
وحید
زارع
v_zare@tabrizu.ac.ir
3
استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه، ایران
LEAD_AUTHOR
[1] Dipippo R., Geothrmal power plants, principles, applications, case studies and environmental impacts, Second edition, Butterworth-Heinemann, 493, 2007.
1
[2] Vardimarsson P., Geothermal power plant cycles and main components, UNU-GTP, pp. 16-22, 2011.
2
[3] Shokati N., Ranjbar F., Yari M., Comparative and parametric study of double flash and single flash/ORC combined cycles based on exergoeconomic criteria, Applied thermal engineering, 91, pp. 479-495,2015.
3
[4] Zhao Y., Wang J., Cao L., Wang Y., Comprehensive analysis and parametric optimization of a CCP (Combined cooling and power) system driven by geothermal source, Energy, 97, pp. 470-487, 2016.
4
[5] Mokhtari H., Hadiannasab H., Mostafavi M., Ahmdibeni A., Determination of optimum geothermal Rankine parameters utilizing coaxial heat exchanger, Energy, 102, pp. 260-275, 2016.
5
[6] Yilmaz C., Kanoglu M., Abusoglu A., Exergetic cost evaluation of hydrogen production powered by combined flash-binary geothermal power plant, International journal of hydrogen energy, 40 ,pp. 14021-14030, 2015.
6
[7] Peris B., Navarro-Esbri J., Moles F., Collado R., Peformance evaluation of an Organic Rankine Cycle (ORC) for power applications from low grade heat sources, Applied Thermal Engineering 75, pp. 763-769, 2015.
7
[8] Zarrouk S., Moon H., Efficiency of geothermal power plants: A worldwide review, Geothermics, 51, pp. 142-153, 2014.
8
[9] Raymond Sarr J., Mathieu-Potvin F., Improvement of Double-Flash geothermal power plant design: A comparison of six interstage heating processes, Geothermics, 54, pp. 82-95, 2015.
9
[10] Lecompte S., Lemmens S., Thermoeconomic comparison of advanced organic rankine cycles, Energy procedia, 61, pp. 71-74, 2014.
10
[11] Coskun A., Bolatturk A., Thermodynamic and economic analysis and optimization of power cycles for a medium temperature geothermal resource, Energy conversion and management, 78, pp. 39-49, 2014.
11
[12] Min-Hsiung Y., Rong-Hua Y., Economic performances optimization of the transcritical rankine cycle systems in geothermal applications, Energy conversion and management, 95, pp. 20-31, 2015.
12
[13] Dipippo R., Geothermal power plants: evolution and performance assessment, Elsevier, Geothermics, 53, pp. 291-307, 2015.
13
[14] Ghasemi H., M. Paci, Modeling and optimization of a binary geothermal power plant, Elsevier Energy, 50, pp. 412-428, 2013.
14
[15] Jalilinasrabady S., Ryuichi I., Flash cycle optimization of Sabalan geothermal power plant employing exergy concept, Elsevier, Geothermics, 43, pp. 75-82, 2012.
15
[16] Yari M., Exergetic analysis of various types of geothermal power plants, Renewable energy, 35, pp. 112-121, 2010.
16
[17] Zare V., A comparative exergoeconomic analysis of different ORC configurations for binary geothermal power plants, Energy conversion and management, 105, pp. 127-138, 2015.
17
[18] Ameri M., Amanpoor S., Energy and exergy analysis and optimization of a double flash power plant for meshkin shahr region”, World renewable energy congress, Sweden, 2011.
18
[19] Cengel Y., Boles M., Thermodynamics: An engineering approach,6th ed., New Yoark: McGraw-Hill, 2007.
19
[20] Zare V., A comparative thermodynamic analysis of two tri-generation systems utilizing low-grade geothermal energy, Energy Conversion and Management, 118, pp. 264-274, 2016
20
ORIGINAL_ARTICLE
تحلیل تجربی رفتار مکانیکی صفحات دوقطبی کامپوزیتی در پیل های سوختی پلیمری
صفحات دوقطبی یکی از اجزای اصلی پیل سوختی پلیمری است. در این مقاله رفتار مکانیکی صفحات دوقطبی کامپوزیتی بررسی و با معیار دپارتمان انرژی مقایسه شده است. تمام نمونهها با روش ریختهگری تحت فشار و تحت پرس گرم تهیه شدند. برای ساخت صفحات دوقطبی کامپوزیتی از پودر رزین فنولیک بهعنوان زمینه کامپوزیت استفاده شد. به منظور افزایش استحکام خمشی و استحکام ضربه، از الیاف کربن و پارچه کربنی بهعنوان تقویتکننده استفاده شد. با بکارگیری پودر گرافیت در ساختار کامپوزیت میزان رسانایی الکتریکی نمونهها نیز بررسی شد. به منظور بررسی رفتار مکانیکی صفحات دوقطبی، نمونهها با درصدهای وزنی مختلف رزین فنولیک تولید و مورد آزمایش قرار گرفت. استحکام خمشی نمونه با 20% وزنی رزین، برابر MPa05/23 اندازهگیری شد که 7% از معیار Department of Energy (دپارتمان انرژی) کمتر است. با افزودن 2% وزنی رزین، استحکام خمشی 11% از معیار DOE بیشتر شد. در کامپوزیت با 20% وزنی رزین استحکام ضربهی نمونهها به طور چشمگیری نسبت به معیار DOE افزایش یافت. برای افزایش رسانایی الکتریکی نمونهها، پودر گرافیت فرآوری شد. ریختشناسی نمونهها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) انجام شد. تصاویر SEM نشان میدهند که فرآوری پودر گرافیت باعث بزرگتر شدن صفحات مولکولی گرافیت شده و رسانایی الکتریکی سطحی نمونهها را افزایش میدهد. در نهایت، نتایج نشان داد که افزایش درصد وزنی رزین، باعث افزایش استحکام خمشی و استحکام ضربهی صفحات دوقطبی کامپوزیتی شده و میزان هدایت الکتریکی سطحی آنها را نسبت به معیار DOE کاهش میدهد.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6767_27f0efdcffa9ae0b1f17e837a0482406.pdf
2017-11-22
149
158
پیل سوختی
صفحات دوقطبی
کامپوزیت
رفتار مکانیکی
القار
عبدالهی
elgharabdoullahi1391@srttu.edu
1
دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجائی، تهران، ایران
AUTHOR
فرامرز
آشنای قاسمی
f.a.ghasemi@sru.ac.ir
2
دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجائی، تهران، ایران
LEAD_AUTHOR
رسول
عبداله میرزایی
rasoulmirzaee@srttu.eu
3
دانشیار، گروه شیمی، علوم پایه، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجائی، تهران، ایران
AUTHOR
[1] Belali Owsia M., Hosseinipour S. J., Bakhshi Jooybari M., Gorji A., Forming of metallic bipolar plate with pin-type pattern by using hydroforming process in convex die', Modares Mechanical Engineering, Vol. 14, No. 10, pp. 150-158, 2014.
1
[2] Antunes R. A., de Oliveira M. C. L., Ett G., Ett V., Carbon materials in composite bipolar plates for polymer electrolyte membrane fuel cells: A review of the main challenges to improve electrical performance, Journal of Power Sources, Vol. 196, No. 6, pp. 2945-2961, 3/15/, 2011.
2
[3] Kakati B. K., Deka D., Differences in physico-mechanical behaviors of resol(e) and novolac type phenolic resin based composite bipolar plate for proton exchange membrane (PEM) fuel cell, Electrochimica Acta, Vol. 52, No. 25, pp. 7330-7336, 9//, 2007.
3
[4] Mathur R. B., Dhakate S. R., Gupta D. K., Dhami T. L., Aggarwal R. K., Effect of different carbon fillers on the properties of graphite composite bipolar plate, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 203, No. 1–3, pp. 184-192, 7/18/, 2008.
4
[5] P. K. Bhlapibul S, Preparation of graphite composite bipolar plate for PEMFC, Korean JChem Eng, Vol. 25, pp. 1226–31, 2008.
5
[6] Mohammadtabar N., Bakhshi-Jooybari M., Hosseinipour S.J., Gorji A.H., Study of effective parameters in hydroforming of fuel cell metallic bipolar plates with parallel serpentine flow field, Modares Mechanical Engineering, Vol. 14, No. 8, pp. 17-27, 2014.
6
[7] Kakati B. K., Sathiyamoorthy D., Verma A., Electrochemical and mechanical behavior of carbon composite bipolar plate for fuel cell, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 35, No. 9, pp. 4185-4194, 5//, 2010.
7
[8] Vielstich W., Handbook of Fuel Cells: Fundamentals, Technology, Applications, 4-Volume Set., pp. 3826, New York: Wiley, 2003.
8
[9] D. a. B. Brett, N, Bipolar Plates: The Lungs of The PEM Fuel Cell, The Fuel Cell Review', Vol. 2, pp. 15-23, 2005.
9
[10] Tawfik H., Hung Y., Mahajan D., Metal bipolar plates for PEM fuel cell—A review, Journal of Power Sources, Vol. 163, No. 2, pp. 755-767, 1/1/, 2007.
10
[11] Dhakate S. R., Sharma S., Borah M., Mathur R. B., Dhami T. L., Expanded graphite-based electrically conductive composites as bipolar plate for PEM fuel cell, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 33, No. 23, pp. 7146-7152, 12//, 2008.
11
[12] Maheshwari P. H., Mathur R. B., Dhami T. L., Fabrication of high strength and a low weight composite bipolar plate for fuel cell applications, Journal of Power Sources, Vol. 173, No. 1, pp. 394-403, 11/8/, 2007.
12
[13] Kang S.-J., Kim D. O., Lee J.-H., Lee P.-C., M.-H. Lee, Y. Lee, J. Y. Lee, H. R. Choi, J.-H. Lee, Y.-S. Oh, J.-D. Nam, ''Solvent-assisted graphite loading for highly conductive phenolic resin bipolar plates for proton exchange membrane fuel cells'', Journal of Power Sources, Vol. 195, No. 12, pp. 3794-3801, 6/15/, 2010.
13
[14] Taherian R., Hadianfard M. J., Golikand A. N., Manufacture of a polymer-based carbon nanocomposite as bipolar plate of proton exchange membrane fuel cells, Materials & Design, Vol. 49, pp. 242-251, 8//, 2013.
14
[15] Hwang I. U., Yu H. N., Kim S. S., Lee D. G., Suh J. D., Lee S. H., Ahn B. K., Kim S. H., Lim T. W., Bipolar plate made of carbon fiber epoxy composite for polymer electrolyte membrane fuel cells'', Journal of Power Sources, Vol. 184, No. 1, pp. 90-94, 9/15/, 2008.
15
[16] S. I. Heo, K. S. Oh, J. C. Yun, S. H. Jung, Y. C. Yang, K. S. Han, ''Development of preform moulding technique using expanded graphite for proton exchange membrane fuel cell bipolar plates, Journal of Power Sources, Vol. 171, No. 2, pp. 396-403, 9/27/, 2007.
16
[17] Jiang B., Stübler N., Wu W., Li Q., Ziegmann G., Meiners D., Manufacturing and characterization of bipolar fuel cell plate with textile reinforced polymer composites, Materials & Design, Vol. 65, pp. 1011-1020, 1//, 2015.
17
[18] Marc Andre Meyers, Krishan Kumar Chawla, Mechanical Behavior of Materials, Second Edittion, pp. 193-198, New York: cambridge university press, 2006.
18
[19] Taherian R., A review of composite and metallic bipolar plates in proton exchange membrane fuel cell: Materials, fabrication, and material selection, Journal of Power Sources, Vol. 265, pp. 370-390, 11/1/, 2014.
19
ORIGINAL_ARTICLE
شبیه سازی تغییر شکل سلول گلبول قرمز و دارورسانی با استفاده از روش شبکه بولتزمن
در این مقاله، از ترکیب روش شبکه بولتزمن و مرز غوطه ور برای شبیهسازی رفتار و تغییر شکل سلول گلبول قرمز با شکلهای اولیه متفاوت استفاده شده است. در ابتدا گلبول قرمز با هندسه بیضی در یک جریان برشی شبیهسازی شده و تغییر شکل بدست آمده با نتایج محققان دیگر مقایسه و تایید شده است. سپس هندسههای متفاوت گلبول قرمز در جریان برشی و همچنین طی حرکت و جابجایی شبیهسازی و تغییر شکل تدریجی آنها مشاهده و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. در ادامه جریان سیال داخل یک شریان خونی مدلسازی و به کمک آن پدیدههایی از قبیل انسداد شریان خون و دارورسانی مورد بررسی قرار گرفتهاند. تحلیل نتایج نشان میدهد که آسیب دیدن دیواره شریان و یا تهنشین شدن تودههای چربی باعث گردابی شدن جریان خون و تشکیل لخته خون خواهند شد. همچنین کیفیت تزریق دارو در این شریان دو شاخه در چگونگی دارورسانی آن بسیار تاثیر گذار میباشد. در نهایت مقایسه نتایج بدست آمده با نتایج سایرین نشان میدهد که این شبیهسازی از دقت قابل قبولی برخوردار میباشد.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6781_077603cf13059e0008663daefa56c14b.pdf
2017-11-22
159
167
سلول گلبول قرمز
روش شبکه بولتزمن
مرز غوطه ور
انسداد شریان خون
دارورسانی
جواد
علی نژاد
alinejad_javad@iausari.ac.ir
1
استادیار ، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد ساری، ساری، ایران
LEAD_AUTHOR
جواد
ابوالفضلی
a.fathi2008@yahoo.com
2
استاد، دانشگاه فردوسی مشهد، دانشکده مهندسی مکانیک، مشهد، ایران
AUTHOR
[1] Peskin C.S., Flow Patterns around Heart Valves: A Digital Computer Method for Solving the Equations of Motion, PhD Thesis, Physiology, Albert Einstein College of Medicine. Univ. Microfilms, Vol. 378, pp. 72-80, 1972.
1
[2] Esfahani J. A., Alinejad J., Lattice Boltzmann simulation of viscous-fluid flow and conjugate heat transfer in a rectangular cavity with a heated moving wall, Thermophysics and Aeromechanics, Vol. 20, No. 5, pp. 613-620, 2013.
2
[3] Esfahani J. A., Alinejad J., Entropy generation of conjugate natural convection in enclosures: the Lattice Boltzmann Method, Journal of Thermophysics and Heat Transfer, Vol. 27, No. 3, pp. 498-505, 2013.
3
[4] Shu C., Peng, Y., and Chew Y. T., Simulation of natural convection in a square cavity by Taylor series expansion and least squares-based lattice Boltzmann method, International Journal of Modern Physics, Vol. 13, pp.1 399–1414, 2002.
4
[5] D’Orazio A., Corcione M., and Celata G. P., Application to natural convection enclosed flows of a lattice Boltzmann BGK model coupled with a general purpose thermal boundary condition, International Journal of Thermal Sciences, Vol. 43, pp. 575–586, 2004.
5
[6] Urquiza S.A., Blanco P.J., Vénere M.J. and Feijóo R.A., multidimensional modeling for the carotid blood flow, Comput. Meth. Appl. Mech. Engrg., Vol. 195, pp. 4002–4017, 2006.
6
[7] Botnar R.H., Rappitsch G., Scheidegger M.B., Liepsch D., Perktold K., Boesiger P., Mass Transfer, Univ. of Calgary Press, Calgary 2007.
7
[8] Deschamps T., Schwartz P, Trebotichc D, Colella P., Saloner D., Malladi R.,Vessel segmentation and blood flow simulation using Level-Setsand Embedded Boundary methods, International Congress Series 1268, pp.75–80, 2004.
8
[9] Guo Z., and Zhao T. S., Lattice Boltzmann model for incompressible flows through porous media, Physical Review, Vol. E66, pp. 036304, 2002.
9
[10] Mei R., Yu D., Shyy W., Luo L. Sh., Force evaluation in the lattice Boltzmann method involving curved geometry, Phys. Rev. Vol. E65, pp. 1-14, 2002.
10
[11] Chopard B., and Luthi P. O., Lattice Boltzmann computations and applications to physics” Theoretical Computational Physics, Vol. 217, pp. 115–130, 1999.
11
[12] Nourgaliev R. R., Dinh T. N., TheofanousT. G., and Joseph D., The lattice Boltzmann equation method: theoretical interpretation, numerics and implications, International Journal of Multiphase Flow, Vol. 29, No. 1, pp. 117–169, 2003.
12
[13] Yu D., Mei R., Luo L. S., and Shyy W., Viscous flow computations with the method of lattice Boltzmann equation, Progress in Aerospace Science, Vol. 39, No. 5, pp. 329–367, 2003.
13
[14] Mohammad A. A., Applied Lattice Boltzmann Method for Transport Phenomena Momentum Heat Mass Transfer, Univ. of Calgary Press, Calgary 2007.
14
[15] Aghajani D. M., Farhadi M., and Sedighi K., Effect of heater location on heat transfer and entropy generation in the cavity using the lattice Boltzmann method, Heat Transfer Research, Vol. 40, pp. 521–536, 2009.
15
[16] Mezrhab A., Jami M., Abid C., Bouzidi M., and Lallemand P., Lattice Boltzmann modeling of natural convection in an inclined square enclosure with partitions attached to its cold wall, International Journal of Heat of Fluid Flow, Vol. 27, pp. 456–465, 2006.
16
[17] He, X., and Luo, L. S., Lattice Boltzmann model for the incompressible Navier–Stokes equations,” Journal of Statistical Physics, Vol. 88, Nos. 3–4, pp.927–944, 1997.
17
[18] Thürey, N., and Rüde, U., Stable free surface flows with the lattice Boltzmann method on adaptively coarsened grids, Computing and Visualization in Science, Vol. 12, pp. 247–263, 2009.
18
[19] Bagchi, P., Johnson, P. C., Popel, A. S., Computational Fluid Dynamic Simulation of Aggregation of Deformable Cells in a Shear Flow, J. Biomech. Engng., Vol. 127, pp. 1070–1080, 2005.
19
[20] Steenhoven, A.A., van de Vossea, F.N., Rindt, C.C.M., Janssenu, J.D., Renemanb, R.S., Experimental and Numerical Analysis of Carotid Artery Blood Flow, Applications to Atherogenesis and Clinical Medicine, Monogr Atheroscler. Basel, Karger, Vol. 15, pp. 250–260,1990.
20
ORIGINAL_ARTICLE
مدلسازی عددی ذخیرهسازی فصلی انرژی در اکیفر برای استفاده یک مجتمع مسکونی و بررسی اثرات اقتصادی و زیست محیطی
اکیفرها (سفرههای آب زیرزمینی) ساختارهای متخلخلی هستند که محتوی و انتقالدهنده آب میباشند. فراوانی و پراکندگی این ساختارها آنها را برای ذخیرهسازی انرژی جالب توجه مینماید؛ بویژه سفرههای آب زیرزمینی محبوس که از بالا و پایین توسط لایههای نفوذناپذیر رسی محدود شده و از آب، اشباع میباشند. یک اکیفر محبوس با سرعت آب زیرزمینی بسیار پایین جهت تأمین نیازهای سرمایشی و گرمایشی یک مجتمع مسکونی در تهران در نظر گرفته شده است. سه نوع بهرهبرداری مختلف جهت استفاده از ذخیرهسازی فصلی انرژی حرارتی در اکیفر برای تامین نیاز گرمایشی و سرمایشی سالانه مجتمع بررسی شده است. این موارد شامل استفاده تنها از ذخیرهسازی انرژی در اکیفر برای سرمایش، تلفیق آن با کلکتورهای خورشیدی جهت گرمایش و تلفیق آن با پمپ حرارتی جهت سرمایش و گرمایش بوده است. برای ارزیابی اقتصادی از روش ارزیابی چرخه عمر استفاده شده است. نرم افزار Ret Screen برای ارزیابی زیستمحیطی بکار گرفته شده است. نتایج نشان دادند که از بین بهرهبرداریهای مختلف، استفاده تنها از ذخیرهسازی انرژی در اکیفر برای سرمایش دارای کمترین بازگشت سرمایه(41/2 سال) و کمترین میزان هزینه چرخه عمر(16000 دلار) بوده است. همچنین تلفیق ذخیرهسازی انرژی در اکیفر با پمپ حرارتی برای تأمین نیاز سرمایشی و گرمایشی کمترین میزان تولید گاز دیاکسید کربن(359 تن در سال) را داشته است.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6788_2f6be917c5e57bdc1236f3bc5b4bbeef.pdf
2017-11-22
169
178
ذخیره سازی فصلی انرژی
ارزیابی اقتصادی
ارزیابی زیستمحیطی
کلکتور خورشیدی
پمپ حرارتی
هادی
غائبی
hghaebi@uma.ac.ir
1
استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
LEAD_AUTHOR
مهدی
بهادری نژاد
bahadori@sharif.edu
2
استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران
AUTHOR
محمد حسن
سعیدی
saman@sharif.edu
3
استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران
AUTHOR
[1] Gaine K., Duffy A., A life cycle cost analysis of large-scale thermal energy storage technologies for buildings using combined heat and power, zero emission buildings - proceedings of Renewable Energy Conference, Trondheim, Norway, 2010.
1
[2] Bakema G., Snijders A. L., Nordell B., Underground Thermal Energy Storage, State of the Art Report, Arnhem, Netherlands, pp.83-89, 1995.
2
[3] Sanner B., Karytsas C., Menfrinos D., Rybach L., Current status of ground source heat pumps and underground thermal energy storage in Europe, Geothermics, Vol. 32, pp. 579–588, 2013.
3
[4] Dincer I., Rosen M. A., Thermal Energy Storage – Systems and Applications, Wiley, Chichester, 2002.
4
[5] Meyer C. F., Todd D. K., Heat storage wells” Water Well Journal, Vol. 10, pp. 35-41, 1973.
5
[6] Molz F. J., Warman J.C., Jones T.E., Aquifer storage of heated water: Part 1: A field experiment, Ground Water, Vol. 16, pp. 234-241, 1978.
6
[7] Papadopulos S. S., Larson S. P., Aquifer storage of heated water: Part 2: Numerical simulation of field results, Ground Water, Vol. 16, pp. 242-248, 1978.
7
[8] Parr D.A., Molz F.J., Melville J.G., Field determination of aquifer thermal energy storage parameters, Ground Water, Vol. 21, pp. 22-35, 1983.
8
[9] Andersson O., Hellstrom G., Nordell B., Heating and cooling with UTES in Sweden-current situation and potential market development, International Proceedings of the 9th international conference on thermal energy storage, Warsaw, Poland, vol. 1, pp. 359-366, 2003.
9
[10] Sanner B., Karytsas C., Mendrinos D., Rybach L., Current status of ground source heat pumps and underground thermal energy storage in Europe, Geothermics, Vol. 32, pp. 579-588, 2003.
10
[11] H.O. Paksoy, O. Andersson, S. Abaci, H. Evliya, B. Turgut “Heating and cooling of a hospital using solar energy coupled with seasonal thermal energy storage in an aquifer” Renewable Energy, Vol. 19, pp. 117-122, 2000.
11
[12] J.S. Dickinson, N. Buik, M.C. Matthews, A. Snijders “Aquifer thermal energy: theoretical and operational analysis” Geotechnique, Vol. 59, pp. 249-260, 2009.
12
[13] Novo V.A., Bayon R.J., Castro-Fresno D., Rodriguez-Hernandez R., Review of seasonal heat storage in large basins: water tanks and gravel water pits, Applied Energy, Vol. 87, pp. 390-397, 2009.
13
[14] Preene M., Powrie W., Ground energy systems: delivering the potential, Energy, Vol. 34, pp. 77-84, 2009.
14
[15] Umemiya H., Satoh Y., A cogeneration system for a heavy-snow fall zone based on aquifer thermal energy storage, Japanese Society of Mechanical Engineering, Vol. 33, pp. 757-765, 1990.
15
[16] Gao Q., Li M., Yu M., Spitler J.D., Yan Y.Y., Review of development from GSHP to UTES in China and other countries, Renewable Sustainable Energy Reviews, Vol. 13, pp. 1383-1394, 2009.
16
[17] Lee K.S., Performance of open borehole thermal energy storage system under cyclic flow regime, Journal of Geoscience, Vol. 12, pp. 169-175, 2008.
17
[18] Fan R., Jiang Y., Yao Y., Shiming D., Ma Z., A study on the performance of a geothermal heat exchanger under coupled heat conduction and groundwater advection, Energy, Vol. 32, pp. 2199-2209, 2007.
18
[19] Sethia V.P., Sharma S.K., Greenhouse heating and cooling using aquifer water”, Energy, Vol. 32, pp. 1414-1421, 2007.
19
[20] Sethia V.P., Sharma S.K., Experimental and economic study of a greenhouse thermal control system using aquifer water, Energy Conversion and Management, Vol. 48, pp. 306–319, 2007.
20
[21] Vanhoudt D., Desmedta J., Van Baela J., Robeynb N., Hoe H., An aquifer thermal storage system in a Belgian hospital: Long-term experimental evaluation of energy and cost savings, Energy and Buildings, Vol. 43, pp. 3657–3665, 2011.
21
[22] Zhua Y., Tao Y. and Rayegan R., A comparison of deterministic and probabilistic life cycle cost analyses of ground source heat pump (GSHP) applications in hot and humid climate, Energy and Buildings, Vol. 55, pp. 312–321, 2012.
22
[23] Hang Y., Qu M.and Zhao F., Economical- and environmental life cycle analysis of solar hot water systems in the United States, Energy and Buildings, Vol. 55, pp. 181–188, 2012.
23
[24] Kegel M., Sunye R.and Tamasauskas J., Life cycle cost comparison and optimization of different heat pump systems in the Canadian Climate, Proceedings of e-Sim: The Canadian Conference on Building Simulation, pp. 492-506, 2012.
24
[25] Bear J., Dynamics of fluids in porous media, pp. 450-510, Elsevier, Dover Publication, Inc., 1992.
25
[26] Bejan A., Convective Heat Transfer, Mc Graw Hill Press, New York, 1997.
26
[27] Hoffmann K.A., Chiang S.T., Computational Fluid Dynamic, Publication of Engineering education System, USA, 2000.
27
[28] Ghaebi H., Bahadori M.N. and Saidi M.H., Performance analysis and parametric study of thermal energy storage in an aquifer coupled with a heat pump and solar collectors, for a residential complex in Tehran, Iran, Applied Thermal Engineering, vol. 62, pp. 156-170, 2014.
28
[29] Schaetzle W.J., Thermal energy storage in aquifers, design and applications, Pergamon Press, 1980.
29
[30] Pehnt M., Dynamic life cycle assessment (LCA) of renewable energy technologies, Renewable Energy, Vol. 31, pp. 55–71, 2005.
30
[31] Price List, Accessed 30 May 2015; http://www.watt.pl/en.
31
[32] Price List, Accessed 30 May 2015; http://www.saravel. (In Persian)
32
[33] Price List, Accessed 30 May 2015; http://www.York.com.
33
[344] Price List, Accessed 30 May 2015; http://www.nigc.ir. (In Persian)
34
[35] Price List, Accessed 30 May 2015; http://www.tavanir.org.ir. (In Persian)
35
[36] Price List, Accessed 30 May 2015; http://www.ssi.co.ir (In Persian)
36
[37] Price List, Accessed 30 May 2015; http://www.damavandac.com. (In Persian)
37
[38] Price List, Accessed 30 May 2015; http://www.pumpiran.com. (In Persian)
38
[39] Price List, Accessed 30 May 2015; http://portal.tehranmobaddel.com. (In Persian)
39
[40] Price List, Accessed 30 May 2015; http://www.damatazhiz.com. (In Persian)
40
[41] Price List, Accessed 30 May 2015; http://www.heatpumpsuppliers.com.Q
41
ORIGINAL_ARTICLE
مدلسازی و شبیه سازی حرکت نانو ذرات استوانهای با استفاده از شکلهای مختلف کانتیلور میکروسکوپ نیروی اتمی در محیط حقیقت مجازی
با گسترش نانو فناوری، روباتهای بر پایه میکروسکوپ نیروی اتمی بعنوان ابزاری کارآمد جهت انتقال و ساخت نانو ساختارها بصورت گسترده مورد توجه قرار گرفته است. عدم امکان مشاهده همزمان عملیات هل دادن کنترل شده نانو ذرات یکی از مهمترین محدودیت های این روش می باشد. بمنظور رفع این محدودیت در این مقاله از یک محیط حقیقت مجازی جهت مشاهده روند عملیات استفاده شده است. در شبیه سازی صورت گرفته در این پژوهش ابتدا تصاویر گرفته شده از میکروسکوپ نیروی اتمی پردازش شده و موقعیت و ابعاد نانو ذرات مشخص شده است. پس از آن با استفاده از مدلسازی دینامیک انتقال نانو ذرات و شبیه سازی نمودار نیرو زمان بحرانی، امکان انتقال کنترل شده ذرات فرآهم آمده است. شبیه سازیها جهت استفاده از کانتیلور های مستطیلی، Dagger و V-Shape گسترش یافته است. محیط واقعیت مجازی ارائه شده امکان شبیه سازی دقیق فرآید کاربردی نمودن مدلسازیهای ارائه شده جهت کاربران را فرآهم آوده است.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6787_68bb3fd1b77f97ba0c1dab9fbefcb8f7.pdf
2017-11-22
179
186
نانوربات AFM
محیط حقیقت مجازی
نانو ذرات استوانه ای
مائده
غفزانی
maedeh.ghofrany@gmail.com
1
دانشجوی کارشناسی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه علوم و تحقیقات تهران، ایران
LEAD_AUTHOR
محرم
حبیب نژاد کورایم
hkorayem@iust.ac.ir
2
استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
AUTHOR
علی
کفاش هوشیار
ali_k_hoshiar@yahoo.com
3
استادیار، دانشگاه آزاد اسلامی واحد قزوین، قزوین، ایران
AUTHOR
[1] Onal C. D., Sitti M., Teleoperated 3-D force feedback from the nanoscale with an atomic force microscope, Nanotechnology, IEEE Transactions on, Vol. 9, No. 1, pp.46-54, 2010.
1
[2] Sitti M., Tafazzoli A., Dynamic Modes of Nanoparticle Motion during Nanoprobe-Based Manipulation, Nanotechnology, 4th IEEE Conference on, IEEE, pp. 35–37, 2004.
2
[3] Onal C. D., Ozcan O., Sitti M., Automated 2-D nanoparticle manipulation with an atomic force microscope, Robotics and Automation, ICRA'09. IEEE International Conference on, IEEE, pp. 485–489, 2009.
3
[4] Onal C. D., Ozcan O., Sitti M., Automated 2-D nanoparticle manipulation using atomic force microscopy, Nanotechnology, IEEE Transactions on, Vol. 10, No. 3, pp. 472-481, 2011.
4
[5] Korayem M. H., Mahmoodi Z., Taheri M., Saraee M. B., Three-dimensional modeling and simulation of the AFM-based manipulation of spherical biological micro/nanoparticles with the consideration of contact mechanics theories, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part K: Journal of Multi-body Dynamics: 1464419314567551, 2015.
5
[6] Hou J., Wu C., Liu L., Wang Z., Modeling and analyzing nano-rod pushing with an AFM, Nanotechnology (IEEE-NANO), 2010 10th IEEE Conference on, IEEE, pp. 329–334, 2010.
6
[7] Korayem M. H., Hoshiar A., Dynamic 3D modeling and simulation of nanoparticles manipulation using an AFM nanorobot, Robotica, Vol. 32, No. 04, pp. 625-641, 2014.
7
[8] Korayem M. H., Hoshiar A., Modelling and simulation of dynamic modes in manipulation of nanorods, Micro & Nano Letters, IET, Vol. 8, No. 6, pp. 284-287, 2013.
8
[9] Gates R. S., Reitsma M., Kramar J. A., PrattJ. R., Atomic force microscope cantilever flexural stiffness calibration: Toward a standard traceable method, Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology, Vol. 116, No. 4, pp. 703-727, 2011.
9
[10] Sader J. E., Sanelli J. A., Adamson B. D., Monty J. P., Wei X., Crawford S. A., Friend J. R., Marusic I., Mulvaney P., Bieske E. J., Spring constant calibration of atomic force microscope cantilevers of arbitrary shape, Review of Scientific Instruments, Vol. 83, No. 10, 103705, 2012.
10
[11] Daeinabi K., Korayem M. H., AYarijani S., Force transducer modeling of rectangular, V-shaped, and dagger cantilever probes based on atomic force microsopy, Instrumentation Science & Technology, Vol. 40, No. 4, pp. 338-354, 2012.
11
[12] Korayem M. H., Motaghi A., Zakeri M., Dynamic modeling of submerged nanoparticle pushing based on atomic force microscopy in liquid medium, Journal of Nanoparticle Research, Vol. 13, No.10, pp. 5009-5019, 2011.
12
[13] Korayem M. H., Hoshiar A., Kordi F., Dynamic modeling and simulation of cylindrical nanoparticles in liquid medium, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 75, No. 1, pp. 197-208, 2014.
13
[14] Li G., Xi N., Chen H., Pomeroy C., Prokos M., “Videolized Atomic Force Microscopy for Interactive Nanomanipulation and Nanoassembly”, IEEE Transactions on nanotechnology, Vol. 4, No. 5, pp. 605-615, 2005.
14
[15] Varol A., Gunev I., Basdogan C., A virtual reality toolkit for path planning and manipulation at nano-scale, Haptic Interfaces for Virtual Environment and Teleoperator Systems, 14th Symposium on, IEEE, pp.485-489, 2006.
15
[16] Vogl W., Bernice K. L., Augmented reality user interface for an atomic force microscope-based nanorobotic system, Nanotechnology, IEEE Transactions on, Vol. 5, No.4, pp. 397-406, 2006.
16
[17] Naebi A., Korayem M. H., Hoseinpour F., Ramadass S., Simulation of routing in nano-manipulation for creating pattern with atomic force microscopy using hybrid GA and PSO-AS algorithms, Advances in Swarm Intelligence, Springer, Vol. 6728, pp. 606-615, 2011.
17
[18] Korayem M. H., Esmaeilzadehha S., Virtual reality interface for nano-manipulation based on enhanced images, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 63, No. 9, pp. 1153-1166, 2012.
18
[19] Korayem A. H., Hoshiar A. K., Ashtiani N. N., Korayem M. H., Using a Virtual Reality Environment to Simulate the Pushing of Cylindrical Nanoparticles, International journal of nanoscience and nanotechnology , Vol. 10 ( 3), pp. 133-144, 2014.
19
[20] Verma O. P., Hanmandlu M., Kumar P., Srivastava S., A novel approach for edge detection using ant colony optimisation and fuzzy derivative technique, Computer and Information Science (ICIS), IEEE/ACIS 9th International Conference on, IEEE, pp. 228-233, 2010.
20
[21] Rajeswari R., Rajesh R., A modified ant colony optimization based approach for image edge detection, Image Information Processing (ICIIP), International Conference on, IEEE, pp. 1-6, 2011.
21
[22] Saini M.K., Sindhu D., Directional approach and modified self-adaptive ant colony optimization for edge detection, Signal Processing and Communication (ICSC), International Conference on, IEEE, pp. 252-255, 2013.
22
[23] Dorigo M., Blum C., Ant colony optimization theory: A survey, Theoretical computer science, Vol. 344, No. 2, pp. 243-278, 2005.
23
[24] Tian J., Yu W., Xie S., An ant colony optimization algorithm for image edge detection. Evolutionary Computation, 2008, Evolutionary Computation, 2008. CEC 2008. (IEEE World Congress on Computational Intelligence). IEEE Congress on , IEEE, pp. 751-756, 2008.
24
[25] Rezaee A., Extracting edge of images with ant colony, Journal of Electrical Engineering, Vol. 59, No. 1, pp. 57-59, 2008.
25
[26] Yang H., Zhang J., Mathematical Morphology in Edge Detection Application, Journal of Liaoning University (Natural Science Edition), Vol. 32, No. 1, pp. 50-53, 2005.
26
ORIGINAL_ARTICLE
برآورد کاهش انتشارآلایندهها در عملکرد یک سیستم CCHP نسبت به سیستم معمولی برای مطالعه موردی (هتل) دارای آب شیرین کن
در پژوهش حاضر به مدلسازی و بهینهسازی سیستم تولید همزمان برق، حرارت و برودت(CCHP) در ترکیب با آب شیرین کن اسمز معکوس(W)، برای یک هتل پرداخته شده است. در گام اول استراتژی عملکرد دو چیدمان مختلف برای سیستمCCHP و آب شیرین کن اسمز معکوس(W) به منظور تامین بارهای مورد نیاز ساختمان ارایه میشود و عملکرد این دو سیستم نسبت به سیستمهای سنتی موجود توسط الگوریتم ژنتیک بهینه می شود. در فرآیند بهینهسازی از تابعی چند معیاره (انرژی، اقتصادی و زیستمحیطی) تحت عنوان درصد سود سالیانه نسبی(PRAB) و موتورگازسوز (با قابلیت عملکرد در بار جزیی) به عنوان محرک اولیه، استفاده شده است. سپس رویکرد زیستمحیطی این دو سیستم نسبت به سیستمهای متداول مورد بررسی قرار میگیرد. نتایج به دست آمده از این پژوهش نشان میدهد، که در هر دو چیدمان، انتشار هر سه آلاینده CO2 CO , و NOx در محدودهی گستردهای از ظرفیتهای نامی موتورگازسوز، کاهش مییابد. این درحالی است که در سیستم CCHPW ( چیدمان اول) با انتخاب موتورگازسوزی با ظرفیت 3250 کیلووات، عملکرد بهتری از نظر اقتصادی و زیستمحیطی مشاهده میشود به طوری که علاوه بر داشتن بیشترین سود سالیانه با مقدار 106×21/5 دلار بر سال، تولید آلایندههای CO2 , CO و NOx را به ترتیب61%، 79% و 86% کاهش میدهد.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6771_fbe9a8516f1ff7b276408dc4dd665d1a.pdf
2017-11-22
187
196
سیستم تولید همزمان برق حرارت و برودت(CCHP)
سیستم آب شیرین کن اسمز معکوس(W)
سیستم متداول
محمد مصطفی
غفوریان
m_ghafuoryan@mecheng.iust.ac.ir
1
دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
AUTHOR
حمید
نیازمند
niazmand@um.ac.ir
2
استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
LEAD_AUTHOR
[1] Moghaddam P., Technology, Designing principles and Operation of Combined heating and power generation systems, Science, 321(5895), pp. 1457-1461, 2008.
1
[2] Ghafooryan M., TavakoliDastjerd F., Shafiee Mayam M. H., Comparison three methods in designing CCHP system for an Industrial of case study, in the second National Application Researches in Electrical, Mechanical and Mechatronic Conference, Tehran, IRAN, 2015.
2
[3] Ghafooryan M., Tavakoli Dastjerd F., shakib E., Techno-economic Evaluation of a CCHP system Integrated with Reverse Osmosis Plant for Domestic uses for a Residential building in Bandar Abbas, 4th Annual Clean Energy Conference, Kerman, IRAN, 2014.
3
[4] Haghifam M.R., Manbachi M., Reliability and availability modelling of combined heat and power (CHP) systems, Electrical Power and Energy Systems, 33(3), pp. 385–393, 2011.
4
[5] Sanaye S., Meybodi Aghaei M., Shokrollahi S., Selecting the prime movers and nominal powers in combined heat and power systems, Applied Thermal Engineering, Elsevier, 28(10), pp.1177-1188, 2008.
5
[6] Wu J., Wang J., Li, S., Multi-objective optimal operation strategy study of micro-CCHP system, Energy, 48(1), pp.472–483, 2012.
6
[7] Sanaye S., Ardali M., Estimating the power and number of micro turbines in small-scale combine heat and power systems, Apply Thermal Energy, 86(6), pp. 895-903, 2009.
7
[8] Maerefat M., Shafie P., Design of CCHP system for office buildings inTehran and thermodynamical, environmental and economic evaluationin comparison to conventional system, Modares Mechanical Engineering, 14(6), pp. 124-134, 2014.
8
[9] Maerefat M., Shafie P., Multi-criteria evaluation of CCHP system under different operating strategies for an office building in Tehran using AHP method, Modares Mechanical Engineering, 14(8), pp. 37-48, 2014.
9
[10] Wang J.J., Jing Y.Y., Zhang C.F., Zhai Z., Performances comparison of combined cooling heating and power system in different operation modes, Applied Energy, 88(12), pp. 4621–46, 2011.
10
[11] Fumo N., Mago P.J., Chamra, M., Emission operational strategy for combined cooling, heating, and power systems, Applied Energy 86, pp.2344–2350, 2009.
11
[12] Tavakoli Dastjerd F., Tavakoli Dastjerd M., Farahat S., Investigated of the performance of CCHP system in reducing pollutants emission NOx, CO2 and CO, in the 23rd annual international mechanical engineering conferenc, Tehran, IRAN, 2015.
12
[13] Ashrae Handbook, Chapter S7, Cogeneration systems and engine and turbine drives, pp. 7-46. 1999.
13
[14] Sanaye S., Hajabdollahi H., 4E analysis and Multi-objective optimization of CCHP using MOPSOA, Proceedings of the institution of MechanicalEngineers, Part E, 228(1), pp.43–60, 2014.
14
[15] TavakoliDastjerd F., Ghafooryan M.M., Shakib E., Tech economic optimization of CCHP system with rely the time value of money, in payback period, Modares Mechanical Engineering, 15(5), pp. 254-260, 2015.
15
[16] El-Dessouky H.T., Ettouney, H.M., Fundamentals of Salt Water Desalination”, Elsevier Amsterdam, 2002.
16
[17] Rensonnet T., Uche J., Serra L. Simulation and thermoeconomic analysis of different configurations of gas turbine (GT)-based dual-purpose power and desalination plants (DPPDP) and hybrid plants (HP), Energy, 32(6), pp. 1012–102, 2007.
17
[18] Ebrahimi M., Keshavarz A., Sizing the prime mover of a residential micro-combined cooling heating and power (CCHP) system, Energy, 54(1), pp. 291-301, 2013.
18
[19] Economic data in worth, U.S. Energy Information Administration (EIA), Accessed in February, 2015.
19
[20] http://www.eia.gov, Accessed in February, 2015.
20
[21]http://www.epa.gov/ttnchie1/ap42/ch01/related/c01s04.html, Accessed in February, 2015
21
[22] Ahmadi P., Exergo-environmental analysis of an integrated organic Rankine cycle fortrigeneration, Energy Conversion and Management, 64. pp. 447-453, 2012.
22
[23] Ebrahimi M., Keshavarz A., Climat impact on the prime mover size and design of a CCHP system for the residential building, Journal of Energy and Building, 54, pp. 283-289, 2012.
23
[24] Hajabdollahi H., Ganjehkaviri A., Mohammad Nazri Mohd J., Assessment of new operational strategy in optimization of CCHP plant for different climates using evolutionary algorithms, Applied Thermal Engineering 75, pp. 468–480, 2015.
24
[25] http://bahaye_bargh.tavanir.org.ir / Accessed inFebruary,2015.
25
[26] http://www.nigc-mpgc.ir/ Accessed in February, 2015.
26
[27] http://www.abfasb.ir/main.asp?id=778/ Accessed in February, 2015.
27
[28] Goldberg D.E., “Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning”, Addison-Wesley, Reading, MA, 1989.
28
[29] Haupt R.L., Haupt S.E., Practical Genetic Algorithms, John Wiley and Sons Inc, USA, 2004.
29
[30] http://www.chaharmahalmet.ir/ Accessed in February, 2015.
30
ORIGINAL_ARTICLE
کنترل بهینه در برنامه ریزی مسیر بازوهای مکانیکی افزونه با رابط نهایی انعطاف پذیر بر اساس حرکت صلب در مساله تعقیب مسیر
این مقاله روش کنترل بهینه حلقه باز را برای طراحی مسیر بهینه بازوهای مکانیکی با رابط نهایی انعطاف پذیر و پایه ثابت در مساله تعقیب مسیر توسعه خواهد داد. در این روش بدون در نظر گرفتن انعطاف پذیری، فضای جواب مفاصل برای حرکت صلب بازوی مکانیکی بدست می آید. با انتخاب مناسب بردار حالت، تابع هدف و قیدهای سیستم به فرم کلاسیک مساله بهینه سازی تبدیل می گردند. با استفاده از اصل کمینگی پونتریاگین، معادلات به مساله مقدار مرزی دو نقطه ای تبدیل می شود. جهت تصدیق روش ارائه شده، شبیه سازی برای بازوی مکانیکی انعطاف پذیر با سه رابط انجام شده است. نتایج به دست آمده و بررسی های صورت گرفته، کارآمدی روش ارایه شده را نشان می دهند.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6791_c6ce939a1d0dd86482f4b4cf8841c0b6.pdf
2017-11-22
197
206
بازوی مکانیکی افزونه
رابط انعطاف پذیر
تعقیب مسیر
کنترل بهینه
سید محمد رضا
فریطوس
mr_faritus@yahoo.com
1
دانشجوی دکتری، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران
AUTHOR
هادی
همایی
hadii.homaei@gmail.com
2
استادیار، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران
LEAD_AUTHOR
شهرام
هادیان جزی
s.hadian@eng.ui.ac.ir
3
استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران
AUTHOR
[1] Kiang C. T., Spowage A., Yoong C. K., Review of controland sensor system of flexible manipulator, Journal of Intelligentand Robotic Systems, Vol.77, No.1, pp. 187-213, 2015.
1
[2] Flanz J., Design approach for highly accurate patient positioning system for NPTC, in: Proceedings of the PTOOG XXV and Hydrotherapy Symposium, Belgium, 1996.
2
[3] I.C. Lin, L.C. Fu, Adaptive hybrid force/position control of a flexible manipulator for automated deburring with online cutting trajectory modification, Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation 1 (1998) 818–825.
3
[4] Chang L.H., Fu L.C., Nonlinear adaptive control of a flexible manipulator for automated deburring, Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation 4 (1997) 2844–2849.
4
[5] Pfeiffer F., Bremer H., Figueiredo J., Surface polishing with flexible link manipulator, European Journal of Mechanics A/Solids 15 (1) (1996) 137–153.
5
[6] Fukuda T., Flexibility control of elastic robot arms, Journal of Robotic Systems 2 (1) (1985) 73–88.
6
[7] Yue S., Henrich D., Xu W.L., Tso S.K., Point-to-point trajectory planning of flexible redundant robot manipulators using genetic algorithms, Robotica, Vol. 20, No. 3, pp. 269-280, 2002.
7
[8] Karami N., Korayem M. H., Shafei A. M., Rafee Nekoo S., Theoritical and experimental investigation of dynamic load carrying capacity of flexible-link manipulator in point-to-point motion, Modares Mechanical Engineering, Vol. 14, No. 15, pp. 199-206, 2015.
8
[9] Wilson D. G., Robinett R.D., Eisler G.R., "Discrete dynamic programming for Optimized path planning of flexible robots", Proceeding of the International Conference on Intelligent Robot and Systems(IROS), Vol. 3, pp. 2918-2923, 2004.
9
[10] Furuno S., Yamamoto M., Mohri A., Trajectory planning of mobile manipulator with stability consideration", Proceeding of IEEE International Conference on Robotics and Automation(ICRA), Vol. 3, pp. 3403-3408, 2003.
10
[11] Sentinella M. R., Casalino L., Genetic algorithm and indirect method coupling for low thrust trajectory optimization", Proceedings of 42nd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, Sacramento, USA, 2006.
11
[12] Haddad M., Chettibi T., Hanchi S., Lehtihet H. E., Optimal motion planner of mobile manipulators in generalized point-to-point task, 9th IEEE International Workshop on Advanced Motion Control, pp. 300–306, 2006.
12
[13] Rahimi H. N., Korayem M. H., Nikoobin A., Optimal motion planning of manipulators with elastic links and joints in generalized point-to-point task, 33rd ASME International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference, pp. 1167-1174 , 2009.
13
[14] Korayem M. H., Rahimi H. N., Nikoobin A., Path planning of mobile elastic robotic arms by indirect approach of optimal control, International Journal of Advanced Robotic Systems, Vol. 8, No. 1, pp. 10-20, 2011.
14
[15] Korayem M. H., Rahimi H. N., Nikoobin A., Mathematical modeling and trajectory planning of mobile manipulators with flexible links and joint, Applied Mathematical Modelling, Vol. 36, No. 7, pp. 3229–3244, 2012.
15
[16] Heidari H. R., Korayem M. H., Haghpanahi M., Batlle V. F., Optimal trajectory planning for lexible link manipulators with large detection using a new displacements approach, Journal of Intelligent and Robotic Systems, Vol. 72, No. 3-4, pp. 287–300, 2013.
16
[17] Shukla A., Singla E., Wahi P., Dasgupta B., A direct vibrational method for planning monotonically optimal paths for redundant manipulators in constrained workspaces, Robotics and Autonomous System, Vol. 61, No. 2, pp. 209-220, 2013.
17
[18] Lou J., Wei Y., Li G., Yang Y., Xie F., Optimal trajectory planning and linear velocity feedback control of a flexible piezoelectric manipulator for vibration suppression, Shock and Vibration, 2015.
18
[19] Stilman M., Atkeson C. G., Kuffner J. J., Zeglin G., Dynamic programming in reduced dimensional spaces: Dynamic planning for robust biped locomotion", International Conference on Robotics and Automation, Barcelona, Spain, pp. 2399-2404, 2005.
19
[20] Bakker B., Zivcovic Z., Krose B., Hierarchical dynamic programming for robot path planning, IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robot and Systems(IROS), Edmonton, Canada, pp. 2756-2761, 2005.
20
[21] Korayem M. H., Irani M., Charesaz A., Korayem A. H., Hashemi A., Trajectory planning of mobile manipulators using dynamic programming approach, Robotica, Vol. 31, No. 04, pp. 643-656, 2013.
21
[22] Abe A., Komuro K., Minimum energy trajectory planning for vibration control of a flexible manipulator using a multi-objective optimization approach, International Journal of Mechatronics and Automation, Vol. 2, No. 4, pp. 286-294, 2012.
22
[23] Tabealhojeh H., Ghanbarzadeh A., "Two steps optimization path planning algorithm for robot manipulators using imperialist competitive algorithm, 2th RSI/ISM International Conference on IEEE in Robotics and Mechatronics (ICROM), pp. 801-806 , 2014.
23
[24] Chu M., Chen G., Jia Q. X., Gao X., Sun H. X., Simultaneous positioning and non-minimum phase vibration suppression of slewing flexible link manipulator using only jointactuator, Journal of Vibration and Control, Vol.20, No. 10, pp. 1488-1497, 2014.
24
[25] Meirovitch L., Analytical methods in vibrations, Mcmillan, New York, USA, 1967.
25
[26] Rao S. S., Vibration of Continuous Systems, 4th Edittion, Chapter 11, New Jersey: Wiley & Sons, 2007.
26
[27] Korayem M. H., Nazemizadeh M., Dynamic load carrying capacity of flexible manipulators using finite element method and pontryagin's minimum principle, Journal of Optimization in Industrial Engineering, Vol. 6, No. 12, pp. 17-24, 2013.
27
[28] Wachter A., Biegler L. T., On the implementation of an interior point filter line search algorithm for large scale nonlinear programming, Mathematical programming, Vol. 106, No. 1, pp.25-57, 2006.
28
[29] Bock H. G., Plitt K. J., A multiple Shooting Algorithm for direct solution of optimal control problems, Proceeding of the 9th IFAC World Congress, pp. 242-247, 1984.
29
[30] Hargraves C. R., Paris S. W., Direct trajectory optimization using programming and collocation, Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 10, No. 4, pp. 338-342, 1987.
30
[31] Bessonnet G., Chessé S., Optimal dynamics of actuated kinematic chains, Part 2: Problem statements and computational aspects, European Journal of Mechanics-A/Solids, Vol. 24, No. 3, pp. 472-490, 2005.
31
[32] Callies R., Rentrop P., Optimal control of rigid link manipulators by indirect methods, GAMM-Mitteilungen, Vol. 31, No. 1, pp. 27 – 58, 2008.
32
[33] Kirk D. E., Optimal Control Theory: an introduction, Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ, 2012.
33
[34] Homaei H., Keshmiri M., Optimal trajectory planning for minimization vibration of flexible redundant cooperative manipulators, Advanced Robotic, Vol.23, No.12-13, pp. 1799-1816, 2009.
34
ORIGINAL_ARTICLE
مقایسه دقت معادلات تجربی، نیمه-تجربی و تحلیلی برازش منحنی پلاریزاسیون پیل سوختی غشا تبادل پروتون
عملکرد پیل سوختی غشا تبادل پروتون عمدتاً بهوسیله منحنی پلاریزاسیون بیان میشود. منحنی پلاریزاسیون با محاسبه پتانسیل ترمودینامیکی، افت ولتاژهای اهمی، فعالسازی و غلظتی مشخص میشود. با استفاده از معادلات برازش منحنی پلاریزاسیون، ولتاژ خروجی پیل به ازا یک چگالی جریان معین و در شرایط عملیاتی مشخص، محاسبه میشود. بنابراین معادلات فراوانی برای پیشبینی یا برازش منحنی پلاریزاسیون ارائهشدهاند که به علت غیرخطی بودن منحنی، دقت آنها چالش اصلی بوده است. با اینوجود تاکنون مقایسه این معادلات یا بهطور کامل یا در سراسر منحنی پلاریزاسیون انجام نشده است. در این تحقیق ابتدا معادلات برازش به معادلات تحلیلی، تجربی و نیمه-تجربی دستهبندی شده، سپس دقت آنها بهوسیله منحنی پلاریزاسیون و ابزارهایی نظیر مجموع مربع خطاها، ضریب تعیین، تکرارها و مقادیر پارامترهای متناظر معادلات، با نرمافزار MATLAB بهصورت کمی و کیفی مقایسه شدند. نتایج نشان میدهد که از بین معادلات تجربی بررسیشده، معادله این تحقیق از دقت بالاتری برخوردار است. معادله اکیموتو بهترین معادله نیمه-تجربی و معادله هاجی نیز بهترین معادله تحلیلی تشخیص داده شدند. نهایتاً معادلات برتر نیز با دو سری داده آزمایشگاهی باهم مقایسه شدند که معادله این تحقیق و معادله هاجی، با بیشترین دقت (ضریب تعیین بزرگتر از 999/0) درمجموع بهترین معادلات بررسیشده انتخاب شدند.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6784_0ffd54aced29df206c587d4ae2aced07.pdf
2017-11-22
207
214
برازش منحنی پلاریزاسیون
معادلات تجربی
نیمه-تجربی
تحلیلی
پیل سوختی
باقر
کاظمی نسب
b.kazeminasab@srbiau.ac.ir
1
دانشجوی دکترا، دانشکده محیط زیست و انرژی، واحد علوم و تحقیقات تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
LEAD_AUTHOR
سوسن
روشن ضمیر
rowshanzamir@iust.ac.ir
2
دانشیار، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
AUTHOR
حسین
قدمیان
h.ghadamian@merc.ac.ir
3
استادیار، پژوهشکده انرژی، پژوهشگاه مواد و انرژی، کرج، ایران
AUTHOR
[1] Gou B., Na W.K., Diong B., Fuel Cells: Modeling, Control, and Applications, Taylor & Francis Group, LLC, pp. 15-16, 2010.
1
[2] Fraser S. D., Hacker V., An empirical fuel cell polarization curve fitting equation for small current density and no-load operation, J Appl Electrochem, Vol. 38, pp. 451–456, 2008.
2
[3] Gao F., Blunier B., Miraoui A., Proton Exchange Membrane Fuel Cells Modeling, Wiley & Sons, Inc., pp. 33-34, 2012.
3
[4] Amphlett J. C., Baumert R. M., Mann R. F., Peppley B. A., Roberge P. R., Performance Modeling of the Ballard Mark IV Solid Polymer Electrolyte Fuel Cell” J Electrochem. Soc. Vol. 142, pp. 1-8, 1995.
4
[5] Srinivasan S., Ticianelli E. A., Derouin C. R., Redondo A., Advances in solid polymer electrolyte fuel cell technology with low platinum loading electrodes, J Power Sources, Vol. 22, pp. 359 – 375. 1988.
5
[6] Kim J., Lee S.M., Srinivasan S., Chamberlin C. E., Modeling Proton Exchange Membrane Fuel Cell Performance with Empirical Equation, J Electrochem Soc, Vol. 142, pp. 2670-2674, 1995.
6
[7] Squadrito G., Maggio G., Passalacqua E., Lufrano F., Patti A., An empirical equation for polymer electrolyte fuel cell behaviour, J Appl Electrochem, Vol. 29, pp. 1449-1455, 1999.
7
[8] Pisani L., Murgia G., Valentini M., D’Aguanno B., A new semi-empirical approach to performance curves of polymer electrolyte fuel cell, J Power Sources, Vol. 108, pp. 192-203, 2002.
8
[9] Lee J.H., Lalk T.R., Appleby A.J., Modeling electrochemical performance in large scale proton exchange membrane fuel cell stacks, J. Appleby, J Power Sources, Vol. 70, pp. 258-268, 1998.
9
[10] Haji S., Analytical modeling of PEM fuel cell ieV curve”, Renewable Energy, Vol. 36, pp. 451-458, 2011.
10
[11] Dong W., Yong-jun L., Lei-min C., Electrical Characteristic Modeling and Simulation of PEMFC Based on Least-squares Parameter Estimation, 8th WSEAS Int. Conf. on Robotics, Control and Manufacturing Technology, Hangzhou, China, April 6-8, 2008.
11
[12] Selyari T., Ghoreyshi A.A., Shakeri M., Najafpour G.D., Jafary T., Measurement of polarization curve and development of a unique semi-empirical model for description of PEMFC and DMFC performances, CI&CEQ 17, pp. 207-214, 2011.
12
[13] Akimoto Y., Okajima K., Semi-Empirical Equation of PEMFC Considering Operation Temperature, Energy Technology & Policy, Vol. 1, pp. 91–96, 2014.
13
[14] Correa J.M., Farret F.A., Canha L.N., Simoes M.G., An Electrochemical-Based Fuel-Cell Model Suitable for Electrical Engineering Automation Approach, IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol. 51, pp. 1103-1112, 2004.
14
[15] Das P.K., Li X., Liu Z.S., Analytical approach to polymer electrolyte membrane fuel cell performance and optimization, J electro analytical Chemistry, Vol. 604, pp. 72–90, 2007.
15
[16] Kulikovsky A.A., The voltage–current curve of a polymer electrolyte fuel cell: ‘‘exact’’ and fitting equations, Electrochemistry Communications, Vol. 4, pp. 845–852, 2002.
16
[17] Mann R. F., Amphlett J. C., Hooper M. A. I., Jensen H. M., Peppley B. A., et al, Development and application of a generalised steady-state electrochemical model for a PEM fuel cell, J Power Sources, Vol. 86, pp. 173–180, 2000.
17
[18] Wang L., Liu H., Performance studies of PEM fuel cells with interdigitated flow fields, J Power Sources, Vol. 134, pp. 185–196, 2004.
18
[19] Grasman S. E., Hydrogen Energy and Vehicle systems, Taylor & Francis Group, pp. 49-53, 2013.
19
[20] Obut S., Alper E., Numerical assessment of dependence of polymer electrolyte membrane fuel cell performance on cathode catalyst layer parameters, J Power Sources, Vol. 196, pp. 1920–1931, 2011.
20
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی اثر پدیده قفلشدگی برشی در تحلیل المان محدود ضربه بر صفحات کامپوزیتی
در این مقاله مساله برخورد سرعت پایین برای ضربهزننده فلزی با دماغه کروی شکل بر روی صفحه کامپوزیتی مورد مطالعه قرار گرفته است. معادلات حاکم بر ورق طبق تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول و با استفاده از روش المان محدود گالرکین منفصل شده است. پدیده قفل شدگی برشی در مدلسازی منظور گردیده و برای غلبه بر این مشکل روشی ارائه شده که در آن ترمهای مربوط به برش و خمش را از هم تفکیک کرده و برای رفع آن از روش انتگرالگیری گوسی بهره گرفته شده است. مدلسازی انجام گرفته قابلیت در نظر گرفتن دفعات متعدد بارگذاری و باربرداری را در فرآیند ضربه دارد. معادلات حرکت حاکم به صورت کوپل و با دو روش عددی نیومارک و نیکلسون حل شده است و تاثیر تغییر پارامترهای این روشها به دقت مورد مطالعه قرار گرفته و مقدار بهینه برای این پارامترها انتخاب شده است. با توجه به نوع مدلسازی انجام گرفته، نتایج بدست آمده علاوه بر ورقهای ضخیم در ورقهای نازک نیز جوابهای دقیقی ارایه میدهد. درانتها یک ورق تحت ضربه سرعت پایین دارای شرایط مرزی ترکیبی و گیردار به دقت مورد مطالعه قرار گرفته است و نمودارهای مختلف از پاسخ زمانی ورق شامل جابجایی، نفوذ، نیرو و انرژی آورده شده است.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6764_baaef354d7a46a19d2b2c43ef48b0992.pdf
2017-11-22
215
224
روش اجزاء محدود گالرکین
قفلشدگی برشی
ضربه سرعت پایین
کامپوزیت چندلایه
روش انتگرالگیری گوسی
داریوش
کوه بر
darioush.koohborr@znu.ac.ir
1
کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه زنجان، ایران
AUTHOR
عیسی
احمدی
i_ahmadi@znu.ac.ir
2
استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران
LEAD_AUTHOR
[1] Abrate S., Impact On Composite Structures, New York, Cambridge University Press, 1998.
1
[2] Amaro A. M., Reis B., Magalhaes A. G., The Influence of the Boundary Conditions on Low-Velocity Impact Composite Damage, International Journal for Experimental mechanic Vol. 47, No. 1, pp. 220-226, 2011.
2
[3] Shengqing Z., Chai G.B., Low-velocity impact response of fibre–metal laminates – Experimental and finite element analysis, Composites Science and Technology Vol. 72, No. 15, pp. 1793-1802, 2012.
3
[4] Li C.F., Hu N., Yin Y. J., Low-velocity impact-induced damage of continuous fiber-reinforced composite laminates. Part II. An FEM numerical model, Applied Science and Manufacturing Vol. 33, No.8, pp. 1055-1062, 2002.
4
[5] Roy T., Chakraborty D., Delamination in Hybrid FRP Laminates under Low Velocity Impact, Journal of Reinforced Plastics and Composites,Vol. 25, No. 18, pp, 1939-1956, 2006.
5
[6] Michelle S., Fatt H., Park S., Dynamic models for low-velocity impact damage of composite sandwich panel-Part B: Damage Initiation, Journalof Composite Structures, Vol. 52, No. 3, pp. 353-364, 2001.
6
[7] Sabouri H., Ahmadi H G.H., Liaghat Ballistic Impact Perforation into Glare Target: Experiment, Numerical Modeling and Investigation of Aluminium Stacking Sequence, International Journal Vehicle Structures & Systems Vol. 3, No. 3, pp. 178-183, 2011.
7
[8] Zhang Y., Zhu P., Lai X., Finite element analysis of low-velocity impact damage in composite laminated plate, Materials and Design Vol. 27, No.6, pp. 513-519, 2006.
8
[9] Khalili S.M.R., Soroush M., Davar A., Rahmani O., Finite element modeling of low-velocity impact on laminated composite plates and cylindrical shells, Composite Structures, Vol. 93, No. 5, pp. 1363-1375, 2011.
9
[10] SUN C.T., CHEN J.K., On the Impact of Initially Stressed Composite Laminates, Journal of Composite Materials Vol.19, No. 6, pp. 490-504, 1985.
10
[11] Burden R. L., Faires J. D., Numerical Analysis, United States, Ninth Edition, 2010.
11
[12] Crook A.W., A study of some impacts between metal bodies by a piezoelectric method, Proc. Royal Soc, London, Series A, Vol. 212, No. 1110, pp. 377-390, 1952.
12
[13] Hughes T.J.R., Unconditionally Stable Algorithm for Non-linear Heat Conduction, Comp. Meth. Appl. Mech. Eng., Vol.10, No.2, pp. 135-139, 1977.
13
[14]Newmark, N.M., A Method of Computation for Structural Dynamic, ASCE Journal of Engineering Mechanics Division, Vol. 85, pp. 67-84, 1959.
14
]15[ منصور درویزه ، ابوالفضل درویزه ، امین کاظمی مقدم پاسخ ضربه با سرعت کم به ورق کامپوزیت توسط روش حل دقیق، کنفرانس بین المللی مهندسی مکانیک شماره 5،صفحه 71-76، 1380.
15
[16] Qian Y., Swanson S.R., A Comparison of Solution Techniques for Impact Response of Composite Plates, Composite Structures Vol. 14, No. 3, pp.177-192, 1990.
16
[17] Ghosh A., Sinha PK., Dynamic and impact response of damaged laminated composite plates, Aircraft Engineering and Aerospace Technology Vol. 76, No.1, pp.29-37, 2004.
17
ORIGINAL_ARTICLE
طراحی کنترل گر رهگیر جهت شبیه سازی حین پرواز رفتار هواپیمای جت جنگنده توسط جت بدون سرنشین
در این مقاله امکان شبیهسازی حین پرواز رفتار دینامیک طولی و عرضی یک هواپیمای جت جنگنده توسط یک جت بدون سرنشین مورد ارزیابی قرار گرفته و کنترلگر مورد نیاز برای اجرای شبیه سازی حین پرواز و رهگیری مسیر پروازی آن طراحی شده است. طراحی کنترلگر بر اساس روش جایدهی قطب و رهگیری مسیر به انجام رسیده و در آن کنترلگر به نحوی طراحی شده است که جت بدون سرنشین قادر به تعقیب رفتار دینامیک طولی و عرضی هواپیمای جت جنگنده در حین پرواز باشد. در این راستا پس از به کارگیری کنترلگر طراحی شده در جت بدون سرنشین به شبیه سازی رفتار جت جنگنده توسط آن پرداخته و نتایج شبیهسازی حاکی از رهگیری مطلوب رفتار دینامیکی هواپیمای جت جنگنده توسط جت بدون سرنشین در محدوده مشترک عملکردی آنها میباشد. برای صحه گذاری بر طراحی انجام شده به شبیه سازی اطلاعات تست پروازی جتجنگنده توسط جت بدون سرنشین پرداخته شده است. مقایسه نتایج شبیه سازی با اطلاعات تست پروازی جت جنگنده، توانایی شبیه سازی حین پرواز رفتار دینامیکی جت جنگنده توسط جت بدون سرنشین را به اثبات میرساند.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6841_afe9f47a716220b44c82bf2561deea2f.pdf
2017-11-22
225
234
مدل مشابه دینامیکی
شبیه سازی حین پرواز
جایدهی قطب
داده های تست پرواز
سید جواد
محمدی بایگی
mohammadi.s.j@gmail.com
1
دانشگاه آزاد اسلامی واحد دامغان
LEAD_AUTHOR
مهدی
مرتضوی
mortazavi@cic.aut.ac.ir
2
دانشیار، دانشکده مهندسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران
AUTHOR
[1] Powers B. G., and Sarrafian S. K. “Simulation Studies of Alternate Longitudinal Control Systems for the Space Shuttle Orbiter in the Landing Regime, AIAA Atmospheric Flight Mechanics Conference Proceedings, Williamsburg, Virginia, pp. 182–192. AIAA-86-2127, Aug. 1986.
1
[2] Berry D. T., and Powers B. G., and Szalai K. J., and Wilson R J., In-Flight Evaluation of Control System Pure Time Delays, J. of Aircraft, vol. 19, no. 4, pp. 318–323, Apr. 1982.
2
[3] Shafer M. F., Inflight Simulation Studies at Nasa Dryden Flight Research Facility, Dryden Flight Center, Ewards, California, NASA Technical Memorandom 4396, 1992.
3
[4] Weingarten N. C., In-Flight Simulation of the Space Shuttle Orbiter During Landing Approach and Touchdown in the Total In-Flight Simulator (TIFS), Arvin/Calspan Advanced Technology Center, Buffalo, NY, Technical Report 6339-F-1, Sep. 1978.
4
[5] Weingarten N. C., In-Flight Simulation of the Space Shuttle (STS-1) During Landing Approach with Pilot-Induced Oscillation Suppressor, Arvin/Calspan Advanced Technology Center, Buffalo, NY, Technical Report 6339-F-2, Dec. 1979.
5
[6] Zhifu G., Jian C., and Keding Z. Design and Experiments of Model-free Compound Controller of Flight Simulator, Chinese Journal of Aeronautics, Volume 22, Issue 6, pp. 644-648, 2009.
6
[7] Lone M., Cooke A., Review of pilot models used in aircraft flight dynamics, Aerospace Science and Technology, Vol. 34, pp. 55-74, April 2014.
7
[8] Johansson K., Dyreklev P., Granbom O., and Calvet M. C., “In-flight and ground testing of single event upset sensitivity in static RAMs”, IEEE Transactions on Nuclear Science, vol. 45, no. 3, pp. 1628-1632, 1998.
8
[9] Weingarten N. C., An In-Flight Investigation of Various Longitudinal Flight Control Systems in the Space Shuttle Orbiter during Approach and Landing, Arvin/Calspan, Buffalo, NY, Technical Report 7263-1, Dec. 1985.
9
[10]Ray R. J., Evaluating The Dynamic Response Of In-Flight Thrust Calculation echniques During Throttle Transients, NASA Technical Memorandum 4591, NASA Dryden Flight Research Center,1994, Edwards, California
10
[11]Corda S., Franz R.J.,Blanton J.N., M. Vachon J., and DeBoer J.B., In-Flight Vibration Environment of the NASA F-15B Flight Test Fixture, NASA/TM-2002-210719, NASA Dryden Flight Research Cente, Edwards, California, February 2002
11
[12]Weingarten N.C., History Of In-Flight Simulation & Flying Qualities Research At Calspan, Journal of Aircraft, Vol 42, No 2, March/April 2005, AIAA Atmospheric Flight Mechanics Conference, August 2003, Austin, TX pp 1-16;
12
[13]Burki-Cohen J.,Tiauw Go A.S., Training Value of a Fixed-Base Flight Simulator With Dynamic Seat, AIAA Modeling and Simulation Technologies Conference and Exhibit, 20 - 23 August 2007, Hilton Head, South Carolina
13
[14]Kim C., A Study on the Design and Validation of Switching Control Law, Journal of Institute of Control, Robotics and Systems, Volume 17, Issue 1, 2011, pp.54-60
14
[15]Cunningham k., Cox D., Murri D., Riddick S., A Piloted Evaluation of Damage Accommodating Flight Control Using a Remotely Piloted Vehicle, AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference Portland, Oregon, agu 2011 pp 8-11.
15
[16]Pashilkar A.A., Trends in Simulation Technologies for Aircraft Design. Journal of Aerospace Science and Technology, 22 (1). pp. 1-10, 2014.
16
[17]Navatha A.,Kiran B., Hiremath S.S., Karunanidhi S., Dynamic Analysis of Electro Hydrostatic Actuation System, 2016
17
[18] Min B. N., Stone R. H., and Wong, K. C., Control and simulation of arbitrary flight trajectory-tracking , Control Engineering Practice, Volume 13, Issue 5, pp. 601-612, 2005
18
[19] Ogata K., Modern Control Engineering, Prentice-Hall, Upper Saddle River, NJ, 3 rd edition, 1997.
19
[20] Tewari A.,Modern Control Design with MATLAB and SIMULINK, Wiley & Sons, Chichester, U.K., 2002.
20
[21] Stevens B. L. Aircraft Control and Simulation, John Wiley & Sons, New York, 1992.
21
[22] Hoffmann, G. M., Huang, H., Waslander S. L., and Tomlin C. J., Precision flight control for a multi-vehicle quadrotor helicopter testbed”, Control Engineering Practice, Volume 19, Issue 9, pp. 1023-1036, 2011.
22
[23] Guowei C. G., Chen B. M., Dong X., and Lee T. H., Design and implementation of a robust and nonlinear flight control system for an unmanned helicopter, Mechatronics, Volume 21, Issue 5, pp. 803-820, 2011.
23
[24]AGARD Flight Test Techniques-AG300, vol. 3, part1, 1986.
24
[25] Grove R. D., Bowles R. L., and Mayhew S. C., A Procedure for Estimating Stability and Control Parameters From Flight Test Data by Using Maximum Likelihood Method Employing a Real Time Digital System", NASA TN D-6735, May 1972.
25
[26] LAN C. E., Kaiyuan W., and Jiang, Y., Flight Characteristics Analysis Based on QAR Data of a Jet Transport During Landing at a High-altitude Airport, Chinese Journal of Aeronautics, Volume 25, Issue 1, pp. 13-24, 2012.
26
[27] Taylor L. W., and Iliff, K. W., "System Identification Using a Modified Newton Raphson Method- A FORTRAN Program", NASA TN D-6734, May 1972.
27
[28] Ozdemir U., Jafarov E. M., and Kavsaoglu, M. S., Calculation of the longitudinal stability derivatives of a transport aircraft and analysis of longitudinal modes , 9th WSEAS International Conference on Automatic Control, Modelling and Simulation (ACMOS 07), Istanbul, pp. 105-10, , 27-29 May2007.
28
[29] Roskam J., Airplane Flight Dynamics and Automatic Flight Control, Lawrence Univ, Kansas, 1979.
29
[30] Nelson R. C., Flight Stablity and Automatic Control, McGraw-Hill, New York, 1989.
30
[31] Astrom K .J., and Bohlin, T., Numerical Identification of Dynamic Systems From Normal Operating Records, Proceeding of the 2nd IFAC Symposium on Theory of Self-Adaptive Control Systems, England (UK), edited by P. H. Hammond, Plenum, New York, pp 96-111, 1965.
31
[32] Press W. H., Teukolsky S. A., and Vetterling W. T., Numerical Recipes, the art of scientific computing, 3rd edition, Cambrige University Press, New York, Sep 2007.
32
[33] Thomson D., and Bradley, R., Inverse simulation as a tool for flight dynamics research—Principles and applications Progress in Aerospace Sciences, Volume 42, Issue 3, pp. 174-210, 2006.
33
[34] Callaham J. B.,Maximum Likelihood Estimation of Aircraft Stability and Control Coefficients for Low to near Stall/Spin Angle of Attach", Thesis, Air force Institute of technology, 1973.
34
[35] Ozdemir U., and Kavsaoglu M. S., Linear and Nonlinear Simulation of Aircraft Dynamics Using Body Axis System, International Journal of aircraft engineering and aerospace technology, Vol. 80, no 6, pp. 638-648, 2008.
35
[36] Clark J. B., and Jacques D. R., Flight test results for UAVs using boid guidance algorithms, Procedia Computer Science, Volume 8, no. 7, pp. 232-238, 2012.
36
[37] Liu F., Wang L., and Tan X., Digital virtual flight testing and evaluation method for flight characteristics airworthiness compliance of civil aircraft based on HQRM, Chinese Journal of Aeronautics, Volume 28, Issue 1, pp. 112-120, February 2015.
37
[38] Bruno O. S., and Teixeira L. A., Torres P., and Iscold L. A., Flight path reconstruction – A comparison of nonlinear Kalman filter and smoother algorithms, Aerospace Science and Technology, Volume 15, Issue 1, pp. 60-71,2011.
38
ORIGINAL_ARTICLE
ارتعاشات اجباری استوانه های هدفمندتقویت شده با نانولوله های کربنی منحنی شکل به روش بدون المان
در این مقاله، ارتعاشات اجباری استوانههای هدفمندتقویتشده با نانولولههای کربنی منحنی شکل، تحتفشار داخلی وابسته به زمان به روش بدون المان بررسیشده است. در این روش بدون المان از توابع شکل MLS برای تقریب میدان جابجایی در فرم ضعیف معادله حرکت استفاده میشود. نانو کامپوزیتهای بکار رفته، ترکیبی از نانولولههای کربنی تک جداره منحنی شکل و یک ماده پسزمینه ایزوتروپیک است که خواص مکانیکی آنها بر پایهیک رابطه میکرومکانیکی و با استفاده از قانون اختلاط تخمین زدهشده است؛ اما ازآنجاییکه روابط در سطح میکرو قادر به بیان اختلاف بین نانو و میکرو نمیباشد لذا به کمک پارامترهای تصحیحی این مشکل مرتفع شده است. برای تعیین رفتار ارتعاشی، یک مدل متقارن محوری بکار گرفتهشده که در آن برای توزیع نانولولهها در راستای شعاع، سه مدل خطی هدفمند و یک مدل توزیع یکنواخت در نظر گرفتهشده است. در این مقاله، ابتدا نتایج دینامیکی حاصل از روش بدون المان و نوع تقریب خواص مکانیکی نانو کامپوزیت با نتایج روشهای المان محدود، تحلیلی و آزمایشگاهی مقایسه و مطابقت بسیار خوبی مشاهدهشده و پسازآن تأثیر نوع توزیع، ضریب منظری (نسبت طول به قطر)، انحنا و کسر حجمی نانولولهها بر ارتعاشات استوانههای نانو کامپوزیتی هدفمند تقویتشده با نانولولههای کربنی بررسیشده است و مشاهده شد که انحنا و کسر حجمی نانولولهها تأثیر مهمی بر رفتار ارتعاشی این استوانهها دارد.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6777_8bef2e111f16778a95a6822054f6f1df.pdf
2017-11-22
235
241
استوانه نانو کامپوزیتی
نانولوله کربنی منحنی شکل
توزیع هدفمند
ارتعاشات اجباری
روش بدون المان
رسول
مرادی دستجردی
rasoul.moradi@iaukhsh.ac.ir
1
دانشجوی دکترا، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد خمینی شهر، ایران
LEAD_AUTHOR
حامد
مومنی خبیصی
h.momeni@ujiroft.ac.ir
2
مربی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه جیرفت، جیرفت، ایران
AUTHOR
[1] Iijima S., Helical microtubules of graphitic carbon, Nature, Vol. 354, pp. 56–8, 1991.
1
[2] Wagner, H.D., Lourie, O., Feldman, Y., Tenne R., Stress-induced fragmentation of multiwall carbon nanotubes in a polymer matrix, Applied Physics Letters, Vol. 72, pp. 188–90, 1997.
2
[3] Griebel M., Hamaekers J., Molecular dynamic simulations of the elastic moduli of polymer-carbon nanotube composites, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, Vol. 193, pp. 1773–88, 2004.
3
[4] Song, Y.S., Youn, J.R., Modeling of effective elastic properties for polymer based carbon nanotube composites, Polymer, Vol. 47, pp. 1741–8, 2006.
4
[5] Han Y., Elliott J., Molecular dynamics simulations of the elastic properties of polymer/carbon nanotube composites, Computational Materials Science, Vol. 39, pp. 315–23, 2007.
5
[6] Zhu R., Pan E., Roy A.K., Molecular dynamics study of the stress–strain behavior of carbon-nanotube reinforced Epon 862 composites, Materials Science and Engineering A, Vol. 447, pp. 51–7, 2007.
6
[7] Manchado M.A.L., Valentini L., Biagiotti J., Kenny J.M., Thermal and mechanical properties of singlewalled carbon nanotubes-polypropylene composites prepared by melt processing, Carbon, Vol. 43, pp. 1499–505, 2005.
7
[8] Qian D., Dickey E.C., Andrews R., Rantell, T., Load transfer and deformation mechanisms in carbon nanotube–polystyrene composites, Applied Physics Letters, Vol. 76, pp. 2868–70, 2000.
8
[9] Shen H.S., Postbuckling of nanotube-reinforced composite cylindrical shells in thermal environments, Part I: Axially-loaded shells, Composite Structures, Vol. 93, pp. 2096–108, 2011.
9
[10] Heshmati M., Yas M.H., Dynamic analysis of functionally graded multi-walled carbon nanotube-polystyrene nanocomposite beams subjected to multi-moving loads, Materials & Design, Vol. 49, pp. 894-904, 2013.
10
[11] Alibeigloo A., Free vibration analysis of functionally graded carbon nanotube-reinforced composite cylindrical panel embedded in piezoelectric layers by using theory of elasticity, European Journal of Mechanics-A/Solids, Vol. 44, pp. 104-115, 2014.
11
[12] Yas M.H., Pourasghar A., Kamarian S., Heshmati M., Three-dimensional free vibration analysis of functionally graded nanocomposite cylindrical panels reinforced by carbon nanotube, Materials & Design, Vol. 49, pp. 583-590, 2013.
12
[13] Lei ZX, Liew KM, Yu JL. Free vibration analysis of functionally graded carbon nanotube reinforced composite plates using the element-free kp -Ritz method in thermal environment, Composite Structures, Vol. 106, pp. 128-138, 2013.
13
[14] Ghayoumizadeh H., Shahabian F., Hosseini S.M., Elastic wave propagation in a functionally graded nanocomposite reinforced by carbon nanotubes employing meshless local integral equations (LIEs), Engineering Analysis with Boundary Elements, Vol. 37, pp. 1524–31, 2013.
14
[15] Moradi-Dastjerdi R., Foroutan M., Pourasghar A., Sotoudeh-Bahreini R., Static analysis of functionally graded carbon nanotube-reinforced composite cylinders by a mesh-free method, J Reinf Plast Compos, Vol. 32, pp. 593-601, 2013.
15
[16] Moradi-Dastjerdi R., Foroutan M., Pourasghar A., Dynamic analysis of functionally graded nanocomposite cylinders reinforced by carbon nanotube by a mesh-free method, Material & Design, Vol. 44, 256-66, 2013.
16
[17] Jam J.E., Pourasghar A., Kamarian S., The effect of the aspect ratio and waviness of CNTs on the vibrational behavior of functionally graded nanocomposite cylindrical panels, Polymer Composites, Vol. 33, pp. 2036-44, 2012.
17
[18] Moradi-Dastjerdi R., Pourasghar A., Foroutan M., Bidram M., Vibration analysis of functionally graded nanocomposite cylinders reinforced by wavy carbon nanotube based on mesh-free method, Journal of Composite Materials, Vol. 48, pp. 1901–13, 2014.
18
[19] Shams S., Soltani B., The Effects of Carbon Nanotube Waviness and Aspect Ratio on the Buckling Behavior of Functionally Graded Nanocomposite Plates Using a Meshfree Method, Polymer Composites, 2015. doi:10.1002/pc.
19
[20] Shen H.S., Nonlinear bending of functionally graded carbon nanotube reinforced composite plates in thermal environments, Composite Structures, Vol. 91, pp. 9–19, 2009.
20
[21] Martone Faiella G., Antonucci V., Giordano M, Zarrelli M., The effect of the aspect ratio of carbon nanotubes on their effective reinforcement modulus in an epoxy matrix, Composites Science and Technology, Vol. 71, pp. 1117–23, 2011.
21
[22] Shen H.S., Zhang C.L., Thermal buckling and postbuckling behavior of functionally graded carbon nanotube-reinforced composite plates, Material & Design, Vol. 31, pp. 3403–11, 2010.
22
[23] Hosseini S.M., Akhlaghi M., Shakeri M., Dynamic response and radial wave propagation velocity in thick hollow cylinder made of functionally graded materials, International Journal for Computer-Aided Engineering and Software, Vol. 24, pp. 288-303, 2007.
23
ORIGINAL_ARTICLE
ارزیابی جرم افزوده ی یک وسیله زیر آبی با استفاده از روش المان مرزی
در پژوهش حاضر ضرایب جرم افزوده یک وسیله زیرآبی با استفاده از روش المان مرزی محاسبه شده است. جریان سیال با استفاده از روش المان مرزی بر روی شبکهی مثلثی توسط نرمافزار GAMBIT تولید و سپس در کد المان مرزی حل میشوند و پس از آن ضرایب ماتریس جرم افزوده محاسبه گردیده اند. به منظور صحت سنجی کد، ضرایب جرم افزودهی کره و بیضیگون با نسبت منظری مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل برای کره و بیضیگون با نتایج تحلیلی مقایسه و نشان داده شده است که حل المان مرزی از دقت بسیار مناسبی برخوردار میباشد. پس از آن هندسهی وسیله زیرآبی سابوف جهت نشان دادن کاربرد عملی و راهبردی پژوهش حاضر، شبیهسازی شده است. نتایج ضرایب جرم افزودهی محاسبهشده با استفاده از روش المان مرزی با نتایج تجربی مقایسه گردیده است. نتایج حاصل تطابق بسیار مناسبی با نتایج تجربی برای سابوف را نشان میدهد. قابل ذکر است که در روش المان مرزی از اثرات لزجت، اغتشاش و گردابهها صرف نظر شده و معادلات اویلر و لاپلاس برای حل جریان مورد استفاده قرار گرفته است.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6759_b364ceaabff3fb4751d3adc9ab4e6eda.pdf
2017-11-22
243
250
جرم افزوده
وسیله زیر آبی
روش المان مرزی
داوود
میرزایی
davodmirzaee@gmail.com
1
کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران
LEAD_AUTHOR
علی
جعفریان
jafarian@modares.ac.ir
2
دانشجوی دکتری، پژوهشکده علوم و تکنولوژی زیردریا، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران
AUTHOR
محمدعلی
بدری
malbdr@iut.ac.ir
3
استادیار، پژوهشکده علوم و تکنولوژی زیردریا، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران
AUTHOR
احمدرضا
زمانی
4
استادیار، پژوهشکده علوم و تکنولوژی زیردریا، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران
AUTHOR
[1] Birkhoff G., Hydrodynamics: A study in logic, fact, and similitude, Princeton, 1950.
1
[2] Brennen, C., A review of added mass and fluid inertial forces. 1982.
2
[3] Drazin P.G. and Reid W.H., Hydrodynamic stability, Cambridge university press, 2004.
3
[4] Drazin P.G. and Reid W.H., Hydrodynamic stability, Cambridge university press, 2004.
4
[5] Khoury G.A., Airship technology. Vol. 10, Cambridge University Press, 2012
5
[6] Tuveri M., Ceruti A. and Marzocca P., Added masses computation for unconventional airships and aerostats through geometric shape evaluation and meshing. International Journal of Aeronautical and Space Sciences,. 15(3): pp. 241-257, 2014
6
[7] Korotkin A.I., Added masses of ship structures.Vol. 88.: Springer 2008.
7
[8] MacPherson, D., V.R. Puleo, and M.B. Packard, Estimation of entrained water added mass properties for vibration analysis. SNAME New England Section, 2007.
8
[9] Hess J.L. and Smith A.M.O., Calculation of non-lifting potential flow about arbitrary three-dimensional bodies Report No. E.S. 40622, Douglas Aircraft Company, Inc., Long Beach, CA 1962.
9
[10] Katsikadelis J.T., Boundary Elements: Theory and Applications: Theory and: Elsevier Applications 2002.
10
[11] Clements D.L., Green's functions for the boundary element method, C.A. Brebbia, W.L. Wendland, G. Kuhn (Eds.), BEM 1X, 1, CMP/Springer-Verlag Publishers, Southampton, pp. 14–20,1987.
11
[12] Choi Y.R. and Hong S.Y., An Analysis of Hydrodynamic Interaction of Floating Multi-Body Using Higher-Order Boundary Element Method, The Twelfth International Offshore and Polar Engineering Conference, Japan,2002.
12
[13] Ghassemi H., Yari E., The Added Mass Coefficient computation of sphere, ellipsoid and marine propellers using Boundary Element Method, Polish Maritime Research, Vol. 18, No. 1, pp. 17-26, 2011.
13
[14] Lin Z., Liao S., Calculation of added mass coefficients of 3D complicated underwater bodies by FMBEM, Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, Vol. 16, No. 1, pp. 187-194, 2011. [15] Yari E. and Ghassemi H., Boundary Element Method Applied to Added Mass Coefficient Calculation of the Skewed Marine Propellers, Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, Vol. 23, No. 2, pp. 25-31, 2016. [16] Yu-cun PAN, Huai-xin ZHANG and Qi-dou ZHOU, Numerical Prediction of Submarine Hydrodynamic Coefficients Using CFD Simulation, Journal of Hydrodynamics, No 24, pp 840-847, 2012.
14
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی عددی تزریق تزریقگر پیچشی دو سیاله
در این مقاله ابتدا یک تزریقگر پیچشی تک پایه با روش کدنویسی بررسی و سپس نتایج آن با نمونه آزمایشگاهی تزریقگرهای احیا کننده و اکسید کننده از نظر اندازه های شعاع نازل، شعاع گذرگاه ورودی و شعاع محفظه چرخش مقایسه میگردد. فرایند پاشش و اتمیزاسیون در تزریقگر پیچشی دوپایه با همان شرایط کار تجربی به صورت پایا، شبیهسازی می شود. در ادامه تزریقگر پیچشی تک پایه با سوخت اتانول به صورت وابسته به زمان مدل شده و با نمونه تجربی مقایسه میگردد. در آخر نیز تزریقگرهای پیچشی تک پایه و دوپایه با سوختهای متفاوت نفت، کروسین، نیتروژن مایع، هیدروژن مایع و اکسید کننده های آب و اکسیژن شبیهسازی می شود. هدف از این شبیهسازی ها، مقایسه سرعت و قطر قطرات خروجی بین تزریقگرهای پیچشی تک پایه و دوپایه می باشد. کوچکترین قطر قطرات و بیشترین سرعت قطرات خروجی در پاشش مربوط به تزریقگرهای پیچشی با سیال هیدروژن مایع به عنوان احیا کننده میباشد. در ضمن مشاهده شد که قطر قطرات خروجی تزریقگر پیچشی دوپایه (6-e76/6 متر) نسبت به تزریقگر پیچشی تک پایه (6-e49/7 متر) کوچکتر و سرعت قطرات (84 متر بر ثانیه) نیز بیشتر میباشد.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6790_98fd1a87f53d79fcfd18f6aa7ff5aae8.pdf
2017-11-22
251
259
موشک سوخت مایع
تزریقگر پیچشی
پاشش
قطر قطره
سرعت قطره
حسین
مهدوی مقدم
mahdavy@kntu.ac.ir
1
استادیار، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، دانشکده مهندسی هوافض
LEAD_AUTHOR
سیاوش
علی زاده یغمایی
sia_yaghmaei@yahoo.com
2
کارشناس ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، دانشکده مهندسی مکانیک و هوافضا
AUTHOR
[1] Ranganadha B.K. and Vnarayanaswmy M., Prediction of Mean Drop size from swirl Atimizer, Atomization and spray Technology, 1982.
1
[2] Couto M.S., Carvalho J.A., D. Bastos-Netto., Theoretical Formulation for sauter Mean Diameter of Pressure – swirl Atomizer, Journal of Propulsion and Power, Vol.13, no.5, pp. 691-696, 1987.
2
[3] Lefebvre H., Atomization and Sprays Memisphere ., Bristol, Pa.U.S.A., 1989.
3
[4] Bayvel L., and Orzechowski z., Liquid Atomization, Taylor and Francis, Washington U.S.A., 1993.
4
[5] Rammurthi K., and Tharakan J., Experimental study of Liquid sheets Formed in Coaxial-Swirl Injectors, Journal of Propulsion and Power, Vol.11, no.6, 1995.
5
[6] Stevenson J, Desing of a Liquid Fuel Injector for Alternative Fuel studies in an Atomospheric Model Gas Turbine combustor,The University of Texas at Austin, USA, 2011.
6
[7] Fidida N, Vingert L., Ordonneau G., Brossard C., Stutzer R., Sender J,Characterization of a Double swirl Injector in a LOX/LCV14 Fueled Combustor on Mascotte test bench, ODAS – Palaiseau, France, 2013.
7
]8[ امی فتح اله، موحد نژاد احسان، و مهدوی سید عسگری، "مدل سازی اتمیزاسیون اولیه اسپری چرخان لزج"، فصلنامه عملی و پژوهش فناوری فضایی، جلد 4، شماره 1 و 2، ص. 39-48، 1390.
8
[9] Patterson D. J and Henein N. A., Emissions from combustion engines and their control, Science Publ., Michigan, 1972.
9
[10] Patterson M. A., Kong S. C., Hampson G. J., Reitz R.D., Modeling the Effects of Fuel Injection Characteristics on Diesel Engine Soot and NOx Emissions, SAE, 1994.
10
[11] Yang V., Habiballah M., Hulka J., Popp M.,Liquid Rocket Thrust Chambers: Aspects of Modeling, Analysis, and Design, AIAA Progress in Astronautics and Aeronautics, Vol. 200, 2004.
11
]12[ امی فتح اله، کارگر امیر ،" طراحی و ساخت صفحه انژکتوری مسطح دایروی موتور موشک سوخت مایع آزمایشگاهی و مطالعه تجربی کیفیت اسپری آن با استفاده از نتایج تست سرد"، هشتمین کنفرانس سالانه هوا و فضا، 1390.
12
]13[ پارسا الهام، " ارائه الگوی طراحی یک پاشنده دوسیاله گاز وزش و اعتباردهی آن با نتایج تجربی"، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده هوافضا دانشگاه صنعتی خواجه نصرالدین طوسی، 1391.
13
]14[ پناهی بخش مهدیه، " مدلسازی فرایند تزریق مایع از طریق انژکتور به داخل محفظه احتراق و بررسی رفتار آن با تغییر شرایط هندسی و سیال"، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده هوافضا دانشگاه صنعتی خواجه نصرالدین طوسی، 1392.
14
[15] Wang X., Gao J., Jiang D., Huang Z., Chen W., Spray characteristics of High-Pressure Swirl Injector Fueled with Methanol and Ethanol, Energy & Fuels, Vol. 19, pp. 2394-2401, 2005.
15
[16] Fei Fu Q. , Yang L., Yuan Q., Measurement of annular liquid film thickness in an open-end swirl injector, Elsevier, Vol. 15, pp. 117-124, 2011.
16
[17] Yan K., Ning Z., Lu M., Sun C., Study on Droplet Size and Velocity Distributions of a Pressure Swirl Atomizer Based on the Maximum Entropy Formalism", Entropy, Vol. 17, pp. 580-593, 2015.
17
[18] Tammisola O., Juniper, M. P. Coherent structures in a swirl injector at Re = 4800 by nonlinear simulations and linear global modes ", Journal of Fluid Mechanics, pp. 620-657, 2016.
18
ORIGINAL_ARTICLE
شبیه سازی عملکرد طرحی نو از کلکتور هواگرم خورشیدی برای سیستم سرمایش خورشیدی یک ساختمان نمونه در مناطق گرم و مرطوب شمال ایران
هوا گرمکنهای خورشیدی(یا کلکتورهای هواگرم) نوع خاصی از کلکتورهای خورشیدی هستند که سیال عامل آنها هوا بوده و در سیستمهایی مانند سیستم تهویه مطبوع برای گرمایش هوای ورودی به ساختمان، خشککنهای خورشیدی و ... مورد استفاده قرار میگیرند. علاوه بر موارد فوق از هوای گرم خروجی نیز میتوان برای استفاده در قسمت بازیاب سیستمهای سرمایش یا رطوبتزدایی خورشیدی مانند سیستم سرمایش دسیکنت نیز بهره گرفت. در این پژوهش ابتدا یک نوع کلکتور هوا گرمکن خورشیدی با ساختار و کاربرد جدید معرفی شده است. سپس قسمتهای مختلف آن مانند پوشش کلکتور، صفحه جاذب، سیال عامل(هوا) و ... از لحاظ انتقال گرما، مدل سازی گردید. عملکرد این سیستم در نرم افزار متلب شبیه سازی و صحت نتایج حاصله با استفاده از نتایج تجربی موجود بررسی، مشخصات کلکتور در بهترین حالت معرفی شده است. سپس نتایج حاصل از بهکارگیری این نوع کلکتور برای گرمایش و سرمایش یک ساختمان نمونه در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در شمال کشور مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای محاسبه بار حرارتی ساختمان، از نرم افزار کریر استفاده شده است.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6783_34a1b6d2ef852f3b9db92d2a58465cb3.pdf
2017-11-22
261
269
هواگرمکن خورشیدی
کلکتور هواگرم
سرمایش خورشیدی
چرخ دسیکنت
علیرضا
مجیدیان
a_majidian@iausari.ac.ir
1
دانشیار، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد ساری، ساری، ایران
LEAD_AUTHOR
]1[ خلاصه وضعیت آماری صنعت برق کشور، معاونت منابع انسانی و تحقیقات، دفتر فن آوری اطلاعات و آمار توانیر.
1
[2] Balghouthi M., Chahbani M.H., Guizani A., Investigation of a solar cooling installation in Tunisia, Applied Energy, 2012.
2
[3] Calise F., Denticed’Accadia M., Palombo A., Transient analysis and energy optimization of solar heating and cooling systems in various configurations, Solar Energy, 2010
3
[4] Henning H.M., Solar assisted air conditioning of buildings–an overview, Applied Thermal Engineering,. 27(10), pp. 1734-1749, 2007.
4
[5] Dai Y.J., Solar cooling: research and application, October 8, 2008. http://www.sjtuirc.sjtu.edu.cn
5
[6] Fong K., et al., Simulation–optimization of solar-assisted desiccant cooling system for subtropical Hong Kong, Applied Thermal Engineering, 30(2), 2010.
6
[7] Eicker J.U., Pietruschka D., Optimization and Economics of Solar CoolingSystems, Advances in Building Energy Research, 3(1): pp. 45-81, 2009.
7
]8[ یوسفی، اسماعیل. امکان سنجی استفاده از یک سیستم سرمایش و گرمایش خورشیدی با ظرفیت محدود، برای یک ساختمان آموزشی- اداری در شهرستان قائمشهر، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی- واحد ساری، صفحات 10-15، تابستان 93.
8
[9] Calise F, Palombo A., Vanoli L., Maximization of primary energy savings of solar heating and cooling systems by transient simulations and computer design of experiments, Applied Energy, 2010.
9
[10] Falahatkar A., Khalaji Assadi M., Analysis of solar lithium bromide-water absorption cooling system with heat pipe solar collector, , Solar Thermal Application, 2011.
10
[11] Alili, Al A., Islam M.D., Kubo, Hwang I. Y., Radermacher R., Modeling of a solar powered absorption cycle for Abu Dhabi, Applied Energy, 2012.
11
[12] Colangelo G., et al. Innovation in flat solar thermal collectors: A review of the last ten years experimental result, Renewable and Sustainable Energy Reviews 57, 1141-1159, 2016.
12
[13] Fernández A, Dieste JA, Low and medium temperature solar thermal collector based in innovative materials and improved heat exchange performance, Energy Conversion and Management, 75: 118–29, 2013.
13
[14] Shojaeizadeh E., Veysi F., Kamandi A., Exergy efficiency investigation and optimization of an Al2O3–water nanofluid based Flat-plate solar collector.", Energy and Buildings 101, 12-23, 2015.
14
[15] Hawwash A. A., et al, Experimental Study of Alumina Nanofluids Effects on Thermal Performance Efficiency of Flat Plate Solar Collectors, International Conference on Sustainable Energy & Environmental Sciences (SEES). Proceedings. Global Science and Technology Forum, 2016.
15
[16] Vakili M., et al, Experimental investigation of grapheme nanoplatelets nanofluid-based volumetric solar collector for domestic hot water systems, Solar Energy 131, 119-130, 2016.
16
[17] Duffie JA, Beckmann WA. Solar engineering of thermal processes, 4th ed., New Jersey: Wiley; 2013.
17
[18] http://www.weather.ir
18
[19] http://www.suna.org.ir
19
[20] Kays, W. M., Crawford, M. E., Weigand B., "convective heat and mass transfer," 4th ed., Tata McGraw-Hill Education, 2012.
20
]21[ سلمانپور، ایمان. طراحی یک سیستم سرمایش خورشیدی برای یک ساختمان اداری و ارزیابی فنی و اقتصادی آن، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی- واحد ساری، صفحات 30-35، تابستان 93.
21
ORIGINAL_ARTICLE
تحلیل ترمودینامیکی و مطالعه ی پارامتری یک سیستم تولید همزمان با ترکیب چرخه ی توربین گاز و چرخه ی کالینا
تحلیل ترمودینامیکی چرخهی تولید همزمان و ترکیبی توربین گازی با سوخت متان و چرخهی کالینا به منظور استفاده از گرمای تلف شده ارائه شده است. به منظور شناسایی منابع برگشتناپذیری در چرخه، برای تک تک اجزای چرخه راندمان اگزرژی و نیز تخریب اگزرژی محاسبه شده است. در نهایت یک مطالعهی جامع پارامتری برای نشان دادن اثر پارامترهای مهمی همچون نسبت فشار کمپرسور هوا، راندمان آیزنتروپیک کمپرسور هوا، راندمان آیزنتروپیک توربین گازی، بیشینه فشار چرخهی کالینا و غلظت آمونیاک در سیال کاری چرخهی آمونیاک بر راندمان انرژی و اگزرژی چرخهی پیشنهادی ارائه شده است. نتایج نشان میدهد که راندمان انرژی و اگزرژی چرخه در یک مقدار مشخص نسبت فشار کمپرسور هوا بیشینه میشود که این مقدار نسبت فشار به پارامترهای دیگر نیز بستگی دارد. برای چرخهی پیشنهادی بیشینه راندمان انرژی و اگزرژی به ترتیب 8/85 و %5/52 در نسبت فشار 26/15 محاسبه شده است. مقدار بیشینه توان تولیدی چرخه کالینا حدود kW 940 است که در فشار bar45 رخ میدهد و افزایش غلظت آمونیاک منجر به افزایش توان خالص تولیدی چرخه میگردد.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6775_7f56d6f23783a7d81dc540ac35a591d6.pdf
2017-11-22
271
279
انرژی
اگزرژی
چرخه ی ترکیبی
چرخه ی کالینا
چرخه ی تولید همزمان
حسین
نامی
h.nami@tabrizu.ac.ir
1
دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
AUTHOR
سیامک
جمالی
arash.nemati@tabrizu.ac.ir
2
دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
AUTHOR
فرامرز
رنجبر
s.ranjbar@tabrizu.ac.ir
3
دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
LEAD_AUTHOR
مرتضی
یاری
myari@tabrizu.ac.ir
4
استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
AUTHOR
[1] Wang JF, Dai YP, Gao L. Exergy analyses and parametric optimizations for different cogeneration power plants in cement industry. Appl Energy; 86:941-8, 2009.
1
[2] Bejan A, Tsatsaronis G, Moran M. Thermal design and optimization. New York: Wiley; 436 1996.
2
[3] Soltani R,. Mohammadzadeh Keleshtery P, Vahdati M, KhoshgoftarManesh M.H, Rosen M.A, Amidpour M. Multi-objective optimization of a solar-hybrid cogeneration cycle: Application to CGAM problem. Energy Conversion and Management, 81: 60-71, 2014.
3
[4] Seyyedi S.M, Ajam H, Farahat S. A new approach for optimization of thermal power plant based on the exergoeconomic analysis and structural optimization method: Application to the CGAM problem. Energy Conversion and Management, 51: 2202-11, 2010.
4
[5] Khaljani M, Khoshbakhti Saray R, Bahlouli K. Comprehensive analysis of energy, exergy and exergo-economic of cogeneration of heat and power in a combined gas turbine and organic Rankine cycle. Energy Conversion and Management; 97: 154-65, 2015
5
[6] Khanmohammadi S, Atashkari K, Kouhikamali R. Exergoeconomic multi-objective optimization of an externally fired gas turbine integrated with a biomass gasifier. Applied Thermal Engineering. Dec 5;91:848-59, 2015
6
[7] Salehzadeh A, Saray RK, JalaliVahid D. Investigating the effect of several thermodynamic parameters on exergy destruction in components of a tri-generation cycle. Energy. 2013 Apr 1;52:96-109.
7
[8] Kalina AI. Generation of energy by means of a working fluid, and regenera- tion of a working fluid. United States Patent 4346561. Filed date: Aug. 31, 1982.
8
[9] Kalina AI. Combined cycle and waste heat recovery power systems based on a novel thermodynamic energy cycle utilizing low-temperature heat for power generation. American Society of Mechanical Engineers, New York, Paper No. 83-JPGC-GT-3, 1–5 , 1983
9
[10] Kalina AI. Combined-cycle system with novel bottoming cycle. ASME Journal of Engineering for Gas Turbines and Power;106:737–42, 1984
10
[11] Jonsson M. Advanced power cycles with mixtures as the working fluid (Doctoral thesis). Department of Chemical Engineering and Technology, Energy Processes, Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden, 2003.
11
[12] El-Sayed YM, Tribus MA. Theoretical comparison of the Rankine and Kalina cycles. ASME publication AES-Vol. 1, 97–102,1985
12
[13] Pall Valdimarsson P, Eliasson L. Factors influencing the economics of the Kalina power cycle and situations of superior performance. International Geothermal Conference, Reykjavik, Sept. 32–40, 2003
13
[14] Bombarda P, Invernizzi CM, Pietra C. Heat recovery from diesel engines a thermodynamic comparison between Kalina and ORC cycles. Applied Thermal Engineering;30:212–9, 2010
14
[15] Mohammadkhani F, Shokati N, Mahmoudi SMS, Yari M, Rosen MA. Exergoeconomic assessment and parametric study of a gas turbine-modular helium reactor combined with two organic rankine cycles. Energy; 65: 533-43, 2014
15
[16] A. Bejan, Advanced engineering thermodynamics, 1997, Interscience, New York, 1996.
16
[17] Hettiarachchi HM, Golubovic M, Worek WM, Ikegami Y. The performance of the Kalina cycle system 11 (KCS-11) with low-temperature heat sources. Journal of Energy Resources Technology. Sep 1;129(3):243-7, 2007.
17
ORIGINAL_ARTICLE
مقایسه روش های اجزای محدود متداول و توسعه یافته در پیش بینی شکست نمونه با شیار کلیدی شکل تحت بارگذاری مود ترکیبی
مواد ترد بهعلت سختی قابلتوجه و همچنین شکلپذیری اندک، کاربرد زیادی در صنایع گوناگون مانند اتوموبیلسازی، دریایی و هوایی دارند. بنابراین بررسی رفتار خرابی و شکست مکانیکی این مواد یکی از مهمترین چالشهای مهندسین و محققین است. هدف اصلی این مقاله مقایسه کارایی روش اجزای-محدود توسعهیافته با روش اجزایمحدود متداول در پیشبینی ایجاد و رشد ترک در یک ماده ترد میباشد. برای این منظور ابتدا با بهکارگیری مدلهای آسیب موجود در نرمافزار اجزایمحدود آباکوس بر مبنای روش اجزایمحدود متداول و توسعهیافته، پیدایش و رشد ترک در یک نمونه گرافیتی دارای شیار کلیدیشکل شبیهسازی میگردد. سپس، مقادیر زاویه ایجاد ترک و حداکثر نیروی قابلتحمل در قطعه تحت شرایط مختلف بارگذاری ترکیبی پیشبینی شده، با نتایج تجربی مقایسه و اعتبارسنجی میگردد. مقایسه نتایج عددی حاصل از شبیهسازیهای روش اجزایمحدود متداول و توسعهیافته با نتایج تجربی آشکار میکند که در مقایسه با روش اجزایمحدود متداول، روش اجزایمحدود توسعهیافته علاوه بر کاهش هزینه محاسبات و همچنین حساسیت به اندازه المانها در المانبندی، از دقت بالاتری برخوردار بوده و کارایی بیشتری در پیشبینی ایجاد و رشد ترک در مواد ترد دارد.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6765_1db4d43a51c1385960cb58c5a1bc3461.pdf
2017-11-22
281
286
روش اجزایمحدود متداول
روش اجزایمحدود توسعهیافته
شکست نمونه با شیار کلیدیشکل
بارگذاری مود ترکیبی
علیرضا
نصرنیا
anasrnia@yahoo.com
1
کارشناس ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران
AUTHOR
فرهاد
حاجی ابوطالبی
f.hajiaboutalebi@eng.ui.ac.ir
2
استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران
LEAD_AUTHOR
مهرداد
پورسینا
poursina@eng.ui.ac.ir
3
دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران
AUTHOR
[1] Griffith A.A., The phenomenon of rupture and flow in solids, philosophical transactions, Vol. 221, pp. 163-198, 1920.
1
[2] Irwin G.R., Analysis of stress and strains near the end of a crack traversing a plate, Applied Mechanics, Vol. 24, pp. 109-114, 1957.
2
[3] Rice J.R., Path-independent integral and the approximate analysis of strain concentration by notches and crack, Applied Mechanics Transactions Vol. 35, pp. 379-386, 1968.
3
[4] Barenblatt G., The matematical theory of equilibrium cracks in brittle fracture, Advances in Applied Mechechanics, Vol. 7, pp. 55-129, 1962.
4
[5] Hillerborg A., Modeer M., Petersson P., Analysis of crack formation and crack growth in concrete by means of fracture mechanics and finite elements, Cement and Concrete Research, Vol. 6, pp. 773-782, 1976.
5
[6] Carter B.J., Lajtai E.Z., Ayari M.L., Criteria for brittle fracture in compression, Engineering Fracture Mechanics, Vol. 37, pp. 59-74, 1990.
6
[7] Fischer K.F., Review of brittle fracture criteria in case of static and cyclic mixed mode loading, Theoretical and Applied Fracture Mechanics, Vol. 1, pp. 117-131, 1984.
7
[8] Belytschko T., Black T., Elastic crack growth in finite elements with minimal remeshing, Numerical Method in Engineering, Vol. 45, pp. 601-620, 1999.
8
[9] Torabi A.R., Pirhadi E., Stress-based criteria for brittle fracture in key-hole notches under mixed mode loading, European Journal of Mechanics and Solids, Vol. 49, pp. 1-12, 2014.
9
[10] Berto F., Campagnolo A., Ayatollahi M., V-notches subjected to combined tension and torsion loadings: the application of the fictitious notch rounding concept", Engineering Fracture Mechanics, Vol. 148, pp. 82-96, 2015.
10
[11] Campagnolo A., Berto F., Leguillon D., Lagoda T., Mode II loading in sharp V-notched components: a comparison among some recent criteria for brittle fracture assessment, Procedia Structural Integrity, Vol. 2, pp. 1845-1852, 2016.
11
[12] Lazzarin P., Berto F., Ayatollahi A.R., Brittle failure of inclined key-hole notches in isostatic graphite under in-Plane mixed mode loading, Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures, Vol. 36, pp. 942-955, 2013.
12
[13] Moes N., Dolbow J., Belytschko T., A finite element method for crack growth without remeshing, Numerical Method in Engineering, Vol. 149, pp. 131- 150, 1999.
13
[14] ABAQUS 6.14 Help Documentation. ABAQUS Theory Manual.
14
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی عددی تغییرات الگوی جریان روی بال مثلثی 60 درجه از مادونصوت تا ماوراءصوت
جریانهای پایا روی یک بال مثلثی با زاویة پسگرایی 60 درجه و لبة حملة تیز، در رژیمهای صوتی مختلف، به روش عددی بررسی شدهاند. در تحلیل عددی با استفاده از نرمافزار Fluent، از شبکة بیسازمان، روش بالادست رو مرتبهدوم، مدل آشفتگی k-ω SST، حل ضمنی و پردازش موازی استفاده شده است. نتایج شبیهسازی عددی الگوی جریان نشان میدهد که گردابة لبة حمله با یا بدون حضور جدایش ثانویه روی سطح بالایی بال مثلثی تشکیل میشود. این گردابه با افزایش عدد ماخ به سطح بال نزدیکتر و تدریجاً کشیدهتر میگردد. در اعداد ماخ بیش از 2، لبة حملة بال مافوقصوت شده و موج انبساطی منتشرشده از لبة حمله به جریان شتاب میدهد. در این حالت، امواج ضربهای روی بال تشکیل میشود که با گردابه برهمکنش دارند. با افزایش عدد ماخ تا محدودة ماوراءصوت، موج ضربهای بالای گردابة اولیه از بین رفته و قدرت و اندازة گردابه بر اثر انبساط شدید جریان روی سطح بالایی بال کاهش مییابد. اثر عدد ماخ بر محل مرکز گردابه، ضریب برآ، توزیع فشار سطحی و محل انفجار گردابه بررسی شده است. افزایش عدد ماخ سبب میشود ضرایب آیرودینامیکی در محدودة مادونصوت افزایش و در محدودة مافوقصوت کاهش یابند. همچنین محل انفجار گردابه به سمت پاییندست حرکت میکند و محل هستة گردابه تا ماخ 3 به سمت بال نزدیک و در ماخهای بالاتر از آن دور میشود.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6766_c1d9fd2569b137616dd0b67de0425340.pdf
2017-11-22
287
296
بال مثلثی
عدد ماخ
الگوی جریان
گردابة لبة حمله
انفجار گردابه
مصطفی
هادی دولابی
mhadidoolabi@mut.ac.ir
1
استادیار، مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالکاشتر، تهران، ایران
AUTHOR
حسین
انصاریان
hossein.ansarian@gmail.com
2
دانشجوی دکترا، مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالکاشتر، تهران، ایران
LEAD_AUTHOR
[1] Brodetsky M. D., Krause E., Nikiforov S. B., Pavlov A. A., Kharitonov A. M., and Shevchenko A. M., Evolution of vortex structures on leeward side of a delta wing,. Journal of Applied Mechanics and Technical Physics, vol. 42, no. 2, pp. 243-254, 2001.
1
[2] Stanbrook A. and Squire L. C., Possible types of flow at swept leading edges, Aeronautical Quarterly, Vol. 15, No. 2, pp. 72-78, 1964.
2
[3] Miller D. S. and Wood R. M., Leeside flows over delta wings at supersonic speeds, Journal of Aircraft, Vol. 21, No. 9, pp. 680-686, 1984.
3
[4] Szodruch J. G. and Peake D. J., Leeward flow over delta wings at supersonic speeds, Report NASA-TM No. 81187, 1980.
4
[5] Seshadri S. N. and Narayan K. Y., Possible types of flow on lee-surface of delta wings at supersonic speeds, The Aeronautical Journal, Vol. 5, pp. 185-199, 1988.
5
[6] Brodetsky M. D. and Shevchenco A. M., Some features of a seperated flow and supersonic vortex structure at the leeside of a delta wing, Proc. of IUTAM Symp. on Separated Flows and Jets, Berlin-Heidelberg, 1991.
6
[7] Oyama A., Ito M., Imai G., Tsutsumi S., Amitani N., and Fujii K., Mach number effetc on flow field over a delta wing in supersonic region, 46th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, Reno, Nevada, 2008.
7
[8] Hall M. G., The structure of concentrated vortex cores, Progress in Aeronautical Science, Ed. D. Kucheman, Vol. 7, 1966.
8
[9] Polhamus E. C., Predictions of vortex-lift characteristics by a leading-edge suction analogy”, Journal of Aircraft, Vol. 8, No. 4, pp. 193-199, 1971.
9
[10] Tai C. H., Soong C. Y., and Yin S. L., High-resolution Navier-Stokes computation of vortical flow over a supersonic delta wing, AIAA Journal, Vol. 32, No. 8, pp. 1733-1735, 1994.
10
[11] Imai G., Fujii K., and Oyama A., “Computational analyses of supersonic flows over a delta wing at high angles of attack”, 25th International Congress of the Aeronautical Sciences (ICAS), 2006.
11
[12] Schiavetta L. A., Boelens O. J., and Fritz W., Analysis of transonic flow on a slender delta wing using CFD, 24th Applied Aerodynamics Conf., San Francisco, California, 2006.
12
[13] Younis Y., Bibi A., Haque A. U., and Khushnud S., Vortical flow topology on windward and leeward side of delta wing at supersonic speed, Journal of Applied Fluid Mechanics, Vol. 2, No. 2, pp. 13-21, 2009.
13
[14] Gursul I., Recent developments in delta wing aerodynamics, The Aeronautical Journal, pp. 437-452, 2004.
14
[15] Cross JR E. J. and Hankey W. L., “Investigation of the leeward side of a delta wing at hypersonic speeds, J. Spacecraft, Vol. 6, No. 20, 1969.
15
[16] Wallin S. and Grønland T., CFD investigation on the hypersonic double delta Greta, AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, Munich, Germany, 1993.
16
[17] Shieh T. H., Li C. P., Manna M., and Deconinck H., Comparisons of hypersonic leeside flow results for a delta wing, AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, Colorado Spring, 1994.
17
[18] Mallett E. R., Dullin D. I., and Macrossan M. N., Numerical study of hypersonic leeside flow over a blunt nose delta wing, AIAA J., Vol. 33, No. 9, 1995.
18
ORIGINAL_ARTICLE
تأثیر دمای عملیات برگشت بر خواص سایشی فولاد 5115 کربن دهی شده مورد استفاده در اسپیندل ماشین افزار
عامل اصلی کاهش عمر و عملکرد اسپیندلهای ماشینافزار، ناشی از سایش میباشد. برای نیل به خواص سایشی بالا، فولادهای سری 51xx مورد استفاده در اسپیندل در شرایط کربندهی و برگشت به کار گرفته میشوند. در تحقیق حاضر، خواص به دست آمده از سه چرخه مختلف کربندهی با هم مقایسه شده و تأثیر دمای برگشت بر خواص سایشی نمونههای کربندهی شده مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش سایش مورد استفاده در این تحقیق، از نوع بلوک روی رینگ می باشد. از میکروسکوپ الکترونی روبشی، ریزسختیسنجی و متالوگرافی جهت تجزیه و تحلیل نتایج استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان میدهد؛ نمونهکربندهی شده در دمای 920 درجه سلسیوس به مدت 5 ساعت + نرماله شده + آستنیته شده در دمای 840 درجه سلسیوس به مدت 30 دقیقه + کوئنچ شده در روغن و نهایتاً برگشت داده در دمای 100 درجه سلسیوس، بیشترین مقاومت سایشی را نشان داده است. همچنین با افزایش دمای برگشت تا 250 درجه سلسیوس، مقاومت سایشی نمونهها نه تنها هیچ بهبودی پیدا نکرد، بلکه مقاومت سایشی نسبت به نمونه خام ضعیفتر هم شد.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6763_184938c4977c6a1eebca704d93d9ce29.pdf
2017-11-22
297
305
سایش
عملیات برگشت
کربندهی
فولاد 5115
اسپیندل
میر نریمان
یوزباشی
nariman_yoozbashi@yahoo.com
1
استادیار، گروه مهندسی مواد، دانشگاه جامع علمی کاربردی استان آذربایجان شرقی، تبریز، ایران
LEAD_AUTHOR
نادر
واحدی خراجویی
vahedi@sut.ac.ir
2
فارغ التحصیل کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مواد، دانشگاه جامع علمی کاربردی استان آذربایجان شرقی، تبریز، ایران
AUTHOR
علی
الماسی
almasi@tabrizu.ac.ir
3
فارغ التحصیل کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مواد، دانشگاه جامع علمی کاربردی استان آذربایجان شرقی، تبریز، ایران
AUTHOR
[1] Abele E., Altintas Y. and Brecher C., Machine tool spindle units, CIRP Annals-Manufacturing Technology, Vol. 59, pp. 781-801, 2010.
1
[2] Week M. and Bibring H., Handbook of Machine Tools, Vol. 2, Jhon Wiley, New York, 1984.
2
[3] Honggi L. and Yung C.S., Analysis of bearing configuration effects on high speed spindles using an integrated dynamic thermos-mechanical spindle model. Int. J. of Machine Tools & Manufacture, Vol. 44, pp. 347-364, 2004.
3
[4] Gagnon V., Bouzgarrou B.C., Ray P. and Barra C., Dynamics analysis and design optimization of high speed spindle bearing system, Springer, pp. 505-518, 2007.
4
[5] Niizeki S., Ceramic Bearings for Special Environments, Motion & Control-NSK, Vol. 1, pp. 5-12, 1996.
5
]6[ مهدوی نژاد ر. و غلامی نژاد ثانی آبادی م.، آنالیز تنشهای مکانیکی و حرارتی در اسپیندل ماشینهای تراش. نشریه دانشکده فنی، جلد (4)41، ص 533-525.
6
[7] Kolar P. and Holkup T., Prediction of machine tool spindle’s dynamics based on a thermos-mechanical model, MM Science Journal, pp. 166-171, 2010.
7
[8] Kim J.D., Zverv I. and Lee K. B., Thermal model of high speed spindle units, ScriRP, pp. 306-315, 2010.
8
[9] Zahedi A. and Movahhedy M.R., Thermo-mechanical modeling of high speed spindles, Scientia Iranica B, Vol. 19(2), pp. 282-293, 2012.
9
[10] Campos P.H.S., Ferreira J.R., de Paiva A.P., Balestrassi P.P. and Davim J.P., Modeling and optimization techniques in machine of hardened steels: a brief review, Advanced Material Science, Vol. 34, pp. 141-147, 2013.
10
[11] Holmberg K. and Matthews A., Coating Tribology, 2nd Edition, Elsevier, 1994.
11
[12] Shea M.M. and Ryntz E.F., Austempering Nodular Iron for optimum toughness, Transactions of the American Foundrymen's Society, Vol. 94, pp. 683-688, 1986.
12
[13] Sultan J.N., Effect of austenizing and tempering heat treatment temperatures on the fatigue resistance of carburized 16MnCr5 (ASTM 5115) steel, Tikrit Journal of Engineering Sciences, Vol. 20(4), pp. 1-10, 2013.
13
[14] Kula P., Pietrasik P. and Dybowski K., Vacuum carburizing-process optimization, 13th international scientific conference on achievements in mechanical and materials engineering, Poland, 2005.
14
[15] Wang S., Yue W., Fu Z., Wang C., Li X. and Liu J., Study on the tribological properties of plasma nitrided bearing steel under lubrication with borate ester additive. Tribology international, Vol. 66, pp. 259-264, 2013.
15
[16] Sert H., Can A., Arikan H., Selcuk B. and Toprak H., Wear behavior of different surface treated cam spindles, Wear, Vol. 260, pp. 1013-1019, 2006.
16
[17] Mann B.S. and Prakash B., High temperature friction and wear characteristics of various coating materials for steam valve spindle application, Wear, Vol. 240, pp. 223-230, 2000.
17
[18] Burbank J. and Woydt M., Comparison of slip rolling behavior between 20MnCr5 gear steel, 36NiCrMoV1-5-7 hot working tool steel and 45SiCrMo6 spring steel, Wear, Vol. 328, pp. 28-38, 2015.
18
]19[ دستمزد ن.، اسحق بیگی ع. و اشرفیزاده ف.، سختکاری فولاد 16MnCr5 و Ck45 در ابزارهای خاکورز، هشتمین کنگره ملی مهندسی ماشینهای کشاورزی (بیوسیستم) و مکانیزاسیون، دانشگاه فردوسی مشهد. بهمن 1392.
19
ORIGINAL_ARTICLE
تحلیل کمانش حـرارتی ورق دایرهای مـدرج تابعـی دو-جهتـه بر اساس تئوری مــرتبه اول تغییر شکل برشی
در این مقاله کمانش حرارتی ورق دایرهای مدرج تابعی دو-جهته تحت دو نوع بارگذاری حرارتی بر اساس تئوری مرتبه اول تغییر شکل برشی صفحات تحلیل شده و دمای بحرانی کمانش در شرایط مرزی گیردار بدست آورده شده است. معادلات تعادل و پایداری ورق دایرهای بر اساس تئوری مرتبه اول تغییر شکل برشی صفحات با استفاده از روش انرژی و معادلات اویلر استخراج شده و پس از آن معادلات پایداری با توجه به شرایط مرزی مسئله و استفاده از سریهای توانی و با نوشتن برنامه کامپیوتری حل شده است. سپس دمای بحرانی کمانش حرارتی بر اساس تئوری مرتبه اول تغییر شکل برشی صفحات بدست آمده و نتایج بصورت جداول و نمودارها ارائه شده و تاثیر پارامترهای مختلف از جمله نسبتهای کسر حجمی بر دمای بحرانی بررسی و مورد مقایسه با نتایج بدست آمده از مقالات موجود قرار گرفته است که از نحوهی حل مسئله نیز اطمینان کافی حاصل شده است. نتایج نشان می دهد که در نسبتهای کسر حجمی مختلف در جهت شعاع (µ)، افزایش نسبت کسر حجمی در جهت ضخامت (n) تاثیر چندانی در دمای بحرانی کمانش ندارد. همچنین اگر نسبت کسر حجمی در جهت شعاع مثبت باشد، دمای بحرانی کمانش با افزایش این نسبت افزایش و در صورت منفی بودن کاهش مییابد. علاوه بر این، برای ورق با ضخامت ثابت، دمای بحرانی کمانش با افزایش نسبت ضخامت بر شعاع ورق (h/a) افزایش یافته و با افزایش نسبت کسر حجمی کاهش می یابد.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6778_9659bafe0d2b22f06376cfd5e942c9fe.pdf
2017-11-22
307
316
ورق دایرهای
کمانش حرارتی
مواد تابعی مدرج
تئوری مرتبه اول تغییر شکل برشی
شهروز
یوسف زاده
shy@iau-aligudarz.ac.ir
1
دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد الیگودرز، الیگودرز، ایران
LEAD_AUTHOR
[1] Yamanouchi M., Koizumi M., Functionally gradient materials. Proceeding Of The First International Symposium On Functionally Graded Materials, 1991.
1
[2] Najafizade, M. M., Eslami M.R., Thermoelastic Stability of orthotropic circular plates. Journal of Thermal Stresses 25(10): pp. 985- 1005, 2002.
2
[3] Najafizadeh M. M., Heydari H.R., Thermal buckling of functionally graded circular plates based on higher order shear deformation plate theory, European Journal of Mechanics A/Solid 23(6): pp. 1085- 1100, 2004.
3
[4] Ma L. S., Wang T.J., Nonlinear bending and post buckling of a functionally graded circular plate under mechanical and thermal loading. International Journal of Solid and Structures;40:3311–30, 2003.
4
[5] Shahrjerdi A., Bayat M., Mustapha F. Sapuan S.M., Zahari, R. Free Vibration Analysis of Functionally Graded Quadrangle Plates Using Second Order Shear Deformation Theory. Australian Journal of Basic and Applied Sciences. 4(5): pp. 893- 905, 2010.
5
[6] Najafizadeh M. M., Heydari H.R., An exact solution for buckling of functionally graded circular plates based on higher order shear deformation plate theory under uniform radial compression. International Journal of Mechanical Sciences. 50(3): pp. 603- 612, 2008.
6
[7] Ghiasian S. E., Kiani Y., Sadighi M., Eslami M. R., Thermal buckling of shear deformable temperature dependent circular/annular FGM plates. International Journal of Mechanical Sciences. 81, pp. 137-148, 2014.
7
[8] Jabbari M., Joubaneh, E. F., Mojahedin A. Thermal buckling analysis of porous circular plate with piezoelectric actuators based on first order shear deformation theory. International Journal of Mechanical Sciences. 83, pp. 57-64, 2014.
8
[9] Reddy J. N., Khdeir A. A., Buckling and vibration of laminated composite plate using various plate theories. AIAA Journal; 27(12): pp.1808–17, 1989.
9
[10] Darvizeh M., Darvizeh A., Thermal buckling analysis of moderately thick composite cylindrical shells under axisymmetric thermal loading. Iranian Journal of Mechanical Engineering; 6(1): pp. 99–107, 2007
10
[11] Najafizadeh M. M. Onvan, A. Mechanical buckling analysis of a FGM circular plate with actuator-actuator piezoelectric layers, based on neutral-Axis’ position and using first-frder shear deformation plate theory. Iranian Journal of Mechanical Engineering; 6(1): pp. 43–56, 2010
11
[12] Krizevsky G., Stavsky Y., Refined theory for vibrations and buckling of laminated isotropic annular plates”. International Journal of Mechanical Sciences.38(5): pp. 539–55, 1996.
12
[13] Satouri S., Kargarnovin M. H., Allahkarami F., Asanjarani A., Application of third order shear deformation theory in buckling analysis of 2D-functionally graded cylindrical shell reinforced by axial stiffeners. Composites Part B: Engineering. 79, pp. 236-253, 2015.
13
[14] Shen H. S., Functionally Graded Materials: Nonlinear Analysis of Plates and Shells”, CRC Press, Taylor and Francis Group, Boca Raton, 2009.
14
[15] Alipour M. M., Shariyat M., Stress Analysis of Two-directional FGM Moderately Thick Constrained Circular Plates with Non-uniform Load and Substrate Stiffness Distributions”. Journal of Solid Mechanics Vol. 2, No. 4, pp. 316- 331, 2010.
15
[16] Reddy J. N., Cheng Z.Q., Three dimensional trenchant deformations of functionally graded rectangular plates. European Journal of Mechanics A/Solids;20: pp. 841–855, 2001.
16
[17] Brush D.O., Almroth B.O., Buckling of bars, plates and shells. New York: McGraw Hill; 1975.
17
[18] Najafizadeh M. M., Eslami M.R., Buckling analysis of circular plates of functionally graded materials under uniform radial compression. International Journal of Mechanical Sciences 44(12): pp. 2479- 2493, 2002.
18
[19] Suresh S., Mortensen A., Fundamentals of functionally graded materials, Barnes and Noble Publications; 1998.
19
[20] Fuchiyama T., Noda N., Tsuji T., Obata Y., Analysis of thermal stress and stress intensity factor of functionally gradient materials”. Ceramic Transactions Functionally Gradient Materials. 34: pp.425–32, 1993.
20
[21] Najafizadeh M. M., Eslami M. R., First-order theory- based thermoelastic stability of functionally graded material circular plates. AIAA Journal 40(7): pp. 1444- 1450, 2002.
21
[22] Najafizadeh M. M., Hedayati B., Mechanical stability analysis of FGM circular plates using first order shear deformation theory. ISME Iranian Journal of Mechanical Engineering 5(1): pp. 18- 34, 2004.
22
ORIGINAL_ARTICLE
پیش بینی رسانایی گرمایی نانوسیال گرافن با مدل شبکه عصبی مصنوعی چند لایه پرسپترون
هدف از این مطالعه مدلسازی و پیش بینی رسانایی گرمایی نانو سیال گرافن به کمک شبکه عصبی مصنوعی چند لایه پرسپترون است. پارامترهای دمای نانوسیال، کسرحجمی و رسانایی گرمایی نانو ذره به عنوان ورودی شبکه در نظر گرفته شده است. بااطلاعات مربوط به اندازه گیریهای تجربی محققین قبلی در مورد رسانایی گرمایی نانوسیال گرافن در دمای 25 تا 50 درجه سلسیوس و در کسر حجمی 005/0 تا 056/0 تست عملکرد شبکه انجام شده است. جهت بررسی میزان دقت مدل در پیشبینی رسانایی گرمایی نانوسیال، از شاخصهای جذر میانگین مربعات خطا، ضریب تشخیص و درصد میانگین مطلق خطا استفاده شده است که این مقادیر به ترتیبW/mK04/0 ،99 درصد و 26/0 درصد است. نتایج حاصل از شاخص ها ، دقت و اطمینان مدل ارایه شده را در مقایسه با نتایج تجربی و مدل های تئوری را نشان می دهد.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6785_d27d9d068b98629248a98744fadcee35.pdf
2017-11-22
319
323
رسانایی گرمایی
شبکه عصبی مصنوعی
نانوسیال
گرافن
سهیلا
خسروجردی
s.khosro.a@gmail.com
1
دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران مرکزی، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، تهران، ایران
AUTHOR
آرش
میرعبدله لواسانی
arashlavasani@iauctb.ac.ir
2
دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاداسلامی واحد تهران مرکزی، تهران، ایران
LEAD_AUTHOR
مسعود
وکیلی
msd.vakili@gmail.com
3
کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
AUTHOR
[1] Das, Sarit K., et al., Nanofluids: science and technology. John Wiley & Sons, 2007.
1
[2] Chol, S. U. S., Enhancing thermal conductivity of fluids with nanoparticles, ASME-Publications-Fed 231 PP. 99-106, 1995.
2
[3] Gupta Soujit Sen, et al., Thermal conductivity enhancement of nanofluids containing graphene nanosheets, Journal of Applied Physics 110.8, 084302, 2011.
3
[4] Aravind, SS Jyothirmayee, and S. Ramaprabhu. Surfactant free graphene nanosheets based nanofluids by in-situ reduction of alkaline graphite oxide suspensions., Journal of Applied Physics 110.12, 124326, 2011.
4
[5] Yu, Wei, et al. Significant thermal conductivity enhancement for nanofluids containing graphene nanosheets, Physics Letters A. 375.10, 1323-1328, 2011.
5
[6] Barbés, Benigno, et al. Thermal conductivity and specific heat capacity measurements of CuO nanofluids, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 115.2, 1883-1891, 2014.
6
[7] Paul, G., et al., Techniques for measuring the thermal conductivity of nanofluids: a review, Renewable and Sustainable Energy Reviews 14.7 (): 1913-1924. nanofluids: A review, Renewable and Sustainable Energy Reviews 14, 1913–1924, 2010.
7
[8 Eslamloueyan, R., and M. H. Khademi, Estimation of thermal conductivity of pure gases by using artificial neural networks, International Journal of Thermal Sciences 48.6, 1094-1101, 2009.
8
[9] Najafi, Alireza, et al. Thermal Conductivity Prediction of Pure Liquids Using Multi-Layer Perceptron Neural Network, Journal of Thermophysics and Heat Transfer 29.1, 197-202, 2014.
9
[10] Bhoopal, Rajpal S., et al. Applicability of artificial neural networks to predict effective thermal conductivity of highly porous metal foams, Journal of Porous Media 16.7, 2013..
10
[11] Papari, Mohammad M., et al., Modeling thermal conductivity augmentation of nanofluids using diffusion neural networks, International Journal of Thermal Sciences 50.1, 44-52, 2011.
11
[12] Hojjat, M., et al., Thermal conductivity of non-Newtonian nanofluids: experimental data and modeling using neural network, International Journal of Heat and Mass Transfer 54.5, 1017-1023, 2011.
12
[13] Longo, Giovanni A., et al., Application of artificial neural network (ANN) for the prediction of thermal conductivity of oxide–water nanofluids, Nano Energy 1.2, 290-296, 2012.
13
[14] Esfe, Mohammad Hemmat, et al., Thermal conductivity modeling of MgO/EG nanofluids using experimental data and artificial neural network, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 118.1, 287-294, 2014.
14
[15] Esfe, Mohammad Hemmat, et al. Modeling of thermal conductivity of ZnO-EG using experimental data and ANN methods, International Communications in Heat and Mass Transfer 63, 35-40, 2015.
15
[16] Haykin, Simon, and Neural Network., A comprehensive foundation, Neural Networks 2.2004, 2004.
16
[17] Araghinejad, Shahab. Data-driven modeling: using MATLAB® in water resources and environmental engineering. Vol. 67. Springer Science & Business Media, 2013.
17
[18] Baby, Tessy Theres, and Ramaprabhu S., Investigation of thermal and electrical conductivity of graphene based nanofluids, Journal of Applied Physics 108.12, 124308, 2010.
18
[19] Buongiorno, Jacopo, et al. A benchmark study on the thermal conductivity of nanofluids, Journal of Applied Physics 106.9, 094312, 2009.
19
ORIGINAL_ARTICLE
امکان سنجی احداث دو واحد همزمان تولید حرارت و برق با بیوگاز در تصفیه خانه فاضلاب شهری
محدودیت منابع سوخت فسیلی و حفظ محیط زیست، استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر را دارای اهمیت نموده است. از بین انواع منابع انرژیهای نو، بیوگاز قابل استحصال از لجن تصفیهخانههای فاضلاب به دلیل دائمی بودن فاضلاب بعنوان یک منبع پایدار انرژی به شمار میروند. در این تحقیق فرآیند موتور بیوگازسوز قابل اجرا در تصفیهخانه فاضلاب شهری کاشان بررسی شده است. اجرای این سیستم میتواند باعث کاهش هزینه سوخت و نیز استفاده از انرژیهای نو در تولید انرژیهای الکتریکی و حرارتی قابل اعتماد برای بخشی از مصارف فرآیندی شود. برای این منظور مشخصات بیوگاز تولیدی در تصفیهخانه فاضلاب شهری کاشان به عنوان نمونه مورد بررسی قرار گرفته و پس از تشریح کامل اجزای مورد نیاز جهت نصب و احداث موتور بیوگازسوز به طراحی آن جهت تولید 466 کیلووات برق و 556 کیلووات حرارت پرداخته شده است. هزینههای نصب و سرمایهگذاری لازم برای احداث دو واحد تولید همزمان حرارت و برق با بیوگاز حدود 270000 دلار برآورد شده است که با توجه به درآمدهای حاصل از فروش برق و محصولات جانبی میتوان گفت طی 4 سال تمام سرمایهگذاری انجام شده برگشت داده خواهد شد. همچنین استفاده از لجن در فنآوری تولید بیوگاز باعث کاهش تولید گازهای گلخانهای چون متان و دیاکسیدکربن میگردد.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6792_69a4bf8dc7614a2b9051eb9042f3d828.pdf
2017-11-22
325
331
بیوگاز
موتور بیوگازسوز
تصفیه خانه فاضلاب
هزینه سرمایه گذاری
گازهای گلخانه ای
فهیمه
سلمانی
fsalmani11@yahoo.com
1
دانشجوی دکتری، مهندسی گروه مکانیک، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران
LEAD_AUTHOR
احسان
امیری راد
a.amirirad@hsu.ac.ir
2
استادیار، مهندسی گروه مکانیک، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران
AUTHOR
محمد رضا
سلیمی
m.salimi@toossab.net
3
جانشین مدیر امور فاضلاب و محیط زیست، شرکت مهندسی مشاور طوس آب، مشهد، ایران
AUTHOR
[1] Chae KJ., Kang J., Estimating the energy independence of a municipal wastewater treatment plant incorporating green energy resources, Energy Conversion and Management, 75: 664–672, 2013.
1
[2] Guo J., Peng Y., Peng C., Wang S., Chen Y., Huang H., Energy saving achieved by limited filamentous bulking sludge under low dissolved oxygen, Bioresour Techonol, 101:1120–6, 2010.
2
[3]Holmberg H., Ahtila P., The Thermal Analyses of a Combined Heat and Power Plant Undergoing Clausius- Rankine Cycle Based on the Theory of Effective Heat Absorbing and Heat – Emitting Temperatures, Applied Thermal Engineering, 70:977-987, 2014.
3
[4] Chudoba P., Sardet C., Palko G., Guibelin, E., Main factors influencing anaerobic digestion of sludge and energy efficiency at several large WWTP in central Europe, Journal of Residuals Science and Technology 8, 89–96 , 2011.
4
[5]Svardal K., Kroiss H., Energy requirements for waste water treatment, Water Science and Technology 64 (6), 1355–1361, 2011.
5
[6] Balmer P., Hellström D., Performance indicators for wastewater treatment plants, Water Science and Technology 65 (7), 1304–1310, 2012.
6
[7] Jenicek P., Kutil J., Benes O., Todt V., Zabransaka, J., Dohanyos M., Energy self-sufficient sewage wastewater treatment plants: is optimized anaerobic sludge digestion the key?, Water Sci Technol, 68:1739 – 44, 2013.
7
[8] Koroneos C.J., Fokaides P.A., Christoforous, E.A., Exergy analysis of a 300 MW lignite thermoelectric power plant, energy, 75: 304 - 311, 2014.
8
[9] Xie D., Wang Z., Jin L., Zhang Y., Energy and exergy analysis of a fuel cell based micro combined heat and power cogeneration system, Energy Build, 50: 266 - 72, 2012.
9
[10] Barelli L., Bidini G., Gallorini F., Ottaviano A., An energetic-exergetic analysis of a residential CHP system based on PEM fuel cell, Appl Energy, 88: 4334 - 42, 2011.
10
[11] Chan Y.J., Chong M.F., Chung L.L., Hasell DG., A review on anaerobic–aerobic treatment of industrial and municipal wastewater, Chem Eng, J ,155:1–18, 2009.
11
[12] Bruijestens A.J., Beuman W.P.H., Moelen M.V.D., Bleuanus S., Biogas composition and Engine Performance, Including Database and Biogas property Model, 2008.
12
[13] Silvestre G., Fernandez B., Bonmati A., Significance of anaerobic digestion as a source of clean energy in wastewater treatment plants, Energy Conversion and Management, 101: 255–262, 2015.
13
[14] Jenicek P., Bartacek J., Kutil J., Zabranska J., and Dohanyos M., Potentials and limits of anaerobic digestion of sewage sludge: Energy self-sufficient municipal wastewater treatment plant?, Water Science & Technology, 66 : 1277–1281, 2012.
14
[15] Chan Y.J., Chong M.F., Chung L.L., Hasell D.G., A review on anaerobic–aerobic treatment of industrial and municipal wastewater, Chem Eng J; 155:1–18, 2009.
15
]16[ وزارت نیرو، دفتر بهبود بهرهوری و اقتصاد برق و انرژی راهنمای جامع تولید همزمان برق و حرارت، 1388.
16
[17] Finsterwalder T., Rutz D., Technical Opportunities for the Utilization of Biogas in Eastern Europe, Finsterwalder Umwelttechnick Project, Germany, 2008.
17
]18[ نصیری ج.، امکان سنجی نیروگاه بیوگازی ساوه، سومین کنفرانس بین المللی انرژی در ایران، 2008.
18
]19[ یزدان داد ح.، کریمی الف.، فاتحی الف.، استفاده از انرژی نیروگاه بیوگاز مشهد در راستای حفاظت از محیط زیست، کنفرانس بین المللی رویکردهای نوین در نگهداشت انرژی، 2011.
19
[20] http://www.suna.org.ir/projectdetail2-76-fa. html.
20
[21] Chacarteguia R., Monjea B., Sáncheza D., Becerraa J.A., Campanari S., Molten carbonate fuel cell: Towards negative emissions inwastewater treatment CHP plants, International Journal of Greenhouse Gas Control 19 :453–461, 2013.
21
[22] Sanchez D., Monje B., Chacartegui R., Campanari S., Potential of molten carbonate fuel cells to enhance the performance of CHP plants in sewage treatment facilities, international journal of hydrogen energy, 38: 394 - 405, 2013.
22
]23[ سلمانی ف.، سلیمی م.ر.، جاجویی مقدم س.، شرکت مهندسی مشاور طوس آب، طرح تصفیه خانه فاضلاب شهر کاشان، مطالعات امکانسنجی ارتقاء تصفیه خانه و مطالعات مرحله دوم تکمیل مدول اول و دوم تصفیهخانه، 27613/93، شرکت آب و فاضلاب کاشان، تصفیه خانه فاضلاب شهری کاشان، 1394.
23
[24] Zhang, H.J., Sludge treatment to increase biogas production, Trita-LWR Degree Project 10-20, 2010.
24
[25] Fytili D., Zabaniotou A., Utilization of sewage sludge in EU application of old and new methods—A review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 12:116–140, 2008.
25
[26] Driessen W., Zessen V.E., Reitsma G., Haarhuis R., Paques B.V., Sustainable Treatment Of Reject Water And Industrial Effluent By Producing Valuable By-Products, 14th European biosolids and organic Resources conference, 2011.
26
]27[ اسماعیلی ح.، قریشی م.، اسماعیلی نیستانی ش.، رنجبر ص.، کرباسیون ن.، طراحی و بررسی اقتصادی و فنی احداث نیروگاه بیوگاز سوز یک مگاواتی در تصفیهخانه فاضلاب شهری ، همایش ملی و مهندسی آب و فاضلاب، 1391.
27
[28] Peters M.S., Timerhaus K.D., Plant Design and Economics For Chemical Engineers, 4 th edition, Jojn Wiley and Sons, 1997.
28
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی تأثیر زائده های گردابه ای بر پارامترهای کارکردی اصلی مبادله کن های گرمایی لوله ای-پره دار
در این مقاله به بررسی تأثیر پارامترهای هندسی بر عملکرد مبادلهکن های گرمایی لولهای پرهدار می پردازیم. برای این هدف 4 نوع زائده تولید کننده گردابه مثلثی ساده، مثلثی زاویه دار، مکعبی ساده و مکعبی زاویهدار را برای افزایش میزان انتقال گرما بین سیال و سطح پره و جداره لوله در نظر گرفته و اثرات افت فشار، اصطکاکی و عملکردی آن را در نظر میگیریم. مقایسه نتایج عددی با نتایج چاپشده تطابق قابل قبولی با حداکثر خطای 3/5 درصد بین نتایج را نشان میدهد. بیشترین افزایش عدد ناسلت و افت فشار بر حسب عدد رینولدز به ترتیب با میزان 80% و 95/2% مربوط به مدلهای بدون گردابه (مدل پایه) و مدل با گردابه مکعبی زاویهدار میباشند.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6757_21fcf1ba6380a321e1665af34cbb5a12.pdf
2017-11-22
333
338
زائده های گردابه ای
مدلسازی عددی
مبادله کن گرمایی لوله ای - پره دار
سید ابوذر
فنایی
sab.famech@birjand.ac.ir
1
استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران
LEAD_AUTHOR
مرتضی
رضایی
mortezarezaie1362@gmail.com
2
کارشناسی ارشد مکانیک، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران
AUTHOR
[1] Bejan A., eat Transfer, John Wiley & Sons, New York, pp.265–266, 1993.
1
[2] He Y. L., Tao W.Q., Song F.Q., Zhang W., Three-dimensional numerical study of heat transfer characteristics of plain plate fin-and-tube heat exchangers from view point of field synergy principle, International Journal of Heat and Fluid Flow, Vol.26, pp.459–473, 2005.
2
[3] Cheng Y.P., Qu Z.G., Tao W.Q., He Y.L., Numerical design Of efficient slotted fin surface based on the field synergy principle, Numerical Heat Transfer Part: B, Vol.45, pp.517–538, 2004.
3
[4] Dong J., Chen J., Chen Z., Zhou Y., Zhang W., Heat transfer and pressure drop correlations for the wavy fin and flat tube heat exchangers, Applied Thermal Engineering, Vol.27, pp.2066–2073, 2007.
4
[5] Fiebig M., Valencia A., Mitra N. K., Local heat transfer and flow losses in fin-and-tube heat exchangers with vortex generators: A comparison of round and flat tubes, International Journal of Experimental Thermal and Fluid Science, Vol.8, pp.35–45, 1994.
5
[6] Biswas G., Mitra N. K., Fiebig M., Heat transfer enhancement in fin-tube heat exchangers by winglet type vortex generators, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol.37, pp.283-291, 1994.
6
[7] Torri K., Kwak K., Nishino K., Heat transfer enhancement accompanying pressure-loss reduction with winglet-type vortex generators for fin tube heat exchangers, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol.45, pp.3795-3801, 2002.
7
[8] Kotcioglu I., Caliskan S., Cansiz A., Baskaya S., Second law analysis and eat transfer in a cross flow heat exchanger with a new winglet-type vortex generator, Energy, Vol.35, pp.3686-3695, 2010.
8
[9] Tian L., He Y., Tao Y., Tao W., A comparative study on the air-side performance of wavy fin-and-tube heat exchanger with punched delta winglets in staggered and in-line arrangements, International Journal of Thermal Science, Vol.48, pp.1765-1776, 2009.
9
[10] Zhihuaa L., Yinga X., Chengxub T., Numerical simulation and control of horseshoe vortex around an appendage–body junction, Journal of Fluids and Structures, vol.27, pp.23-42, 2011.
10
[11] M. Lina Z., Wanga L. B., Fana J. F., Gaoa Q. F., Characteristics of the Absolute Vorticity Flux along the Main Flow Direction on the Cross Section of the Channel Formed by Oval Tube Bank Fins, Numerical Heat Transfer (Part A), Vol.57, pp.666-690, 2010.
11
[12] Zhang H. , Younis M. Y. , Li Y. , Raza M. S. , Experimental investigation on the transition of separation/attachment in steady laminar juncture flows, Experiments in Fluids, vol.56, pp.56-74, 2015.
12
[13] A. A. Thrift, K. A. Thole, “Influence of flow injection angle on a leading-edge horseshoe vortex”, International Journal of Heat and Mass Transfer, vol.55, pp.4651-4664, 2012.
13
[14] Thrift A. A., Thole K. A., Influence of flow injection angle on a leading-edge horseshoe vortex, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol.55, pp.4651-4664, 2012.
14
[15] Incropera F. P., De Witt D. P., Fundamentals of heat and mass transfer, Wiley and sons, 6th edition, New York, 2005.
15
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی تاثیر پارامترهای جریان دوفازی بر تعیین قطر بهینه لولههای انتقال باطله جامد- مایع
در برخی از معادن مس، آهن و روی از لوله جهت انتقال باطله جامد-مایع استفاده شده است، بهینه بودن قطر لولهها به جهت صرفهجویی در انرژی و کاهش هزینهها حائز اهمیت میباشد. با بهدست آوردن تمامی هزینهها و حداقل کردن هزینه کل میتوان قطر بهینه را بهدست آورد. نمودارهای تاثیر پارامترهای مهم نظیر: چگالی جامد، اندازه ذرههای جامد، درصد حجمی جامد و لزجت بر قطر لوله باطله جامد- مایع ارائه شده است. همچنین؛ قطر بهینه در معدن مس سونگون بررسی شده که نتایج این تحقیق با نمونه ساخته شده انطباق خوبی دارد.
https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_6769_c35ed00fe7b8cc692ea5ba861454966e.pdf
2017-11-22
339
342
قطر بهینه
پارامترهای تاثیرگذار
انتقال باطله جامد- مایع
اسماعیل
لکزیان
e.lakzian@hsu.ac.ir
1
دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران
LEAD_AUTHOR
نجمه
دباغ زاده
n.dabaghzade@yahoo.com
2
دانشجوی کارشناسی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران
AUTHOR
فرهاد
رئوف شیبانی
f.sheibani@toossab.net
3
مدیر بخش سد و نیروگاه، شرکت مشاور طوس آب، مشهد، ایران
AUTHOR
[1] Albertson ML, Barton JR, Simons DB. Fluid mechanics for engineers. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall; 1960.
1
[2] Franzini JB, Finnemore EJ, Daugherty RL. Fluid mechanics with engineering applications. New York, NY: McGraw Hill; 1997.
2
[3] Swamee PK. Design of sediment-transporting pipeline. J Hydraul Eng
3
;121:72e6,1995.
4
[4] Filion YR, MacLean HL, Karney BW. Life-cycle energy analysis of a water distribution system. J Infrastruct Syst;10(3),120e30, 2004.
5
[5] Pandey MD, Lu D, Komljenovic D. The impact of probabilistic modeling in lifecycle management of nuclear piping systems. J Eng Gas Turbines Power;133(012901):1e9, 2011.
6
[6] Asim T, Mishra R ,kollar LE , Pardhan SR. Optimal sizing and life-cycle cost modeling of pipeline transporting multi-sized solid-liquid mixtures. In: international journal of pressure vessel and piping,113;40e8, 2014
7
[7] Streeter VL, Wylie BE. Fluid mechanics. Int. Stud. Ed. New York, NY: McGraw- Hill Book Co., 1983.
8
[8] Mishra R. A study on the flow of multi-sized particulate solid-liquid mixtures in horizontal pipelines. PhD thesis. Delhi: Department of Applied Mechanics, Institute of Technology, 1996.
9
[9] Gandhi BK, Singh SN, Seshadri V. Performance characteristics of centrifugal slurry pumps. J Fluid Eng,123:271e80, 2001.
10
[10] Mecrow BC, Jack AG. Efficiency trends in electric machines and drives. Energ Pol,36, 4336e41. 2008.
11