per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2015-12-22
4
4
1
12
10.22044/jsfm.2015.399
399
توسعه دو الگوریتم تکاملی ترکیبی و ارزیابی کارکرد آنها در حل مسائل طراحی شکل در مکانیک سیالات
Development and Evaluation of two Hybrid Shape Design Algorithms in Fluid Mechanics
علی جودکی
ajoodaki@mail.kntu.ac.ir
1
علی اشرفی زاده
ashrafizadeh@kntu.ac.ir
2
دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران
دانشیار، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران
مسائل طراحی شکل به طور عام، و مسائل طراحی معکوس به عنوان زیر گروهی از این مسائل، اغلب از طریق روشهای بهینهیابی و الگوریتمهای تکاملی حل می شوند. در این مقاله از الگوریتم بهینهیابی ژنتیک و الگوریتم بهینهیابی توده ذرات و همچنین دو گونه متفاوت الگوریتم ترکیبی آن دو استفاده شده است. این چهار الگوریتم برای چند مسئله طراحی معکوس به کار رفتهاند و نتایج نشان میدهند که ترکیب الگوریتمهای ژنتیک و توده ذرات نرخ همگرایی را در روشهای طراحی افزایش میدهد. در قسمت مسائل طراحی، هم مسئله جریان داخلی و هم جریان بیرونی انتخاب شده است. علاوه بر آن نقطه مینیمم کلی چند تابع تست بهینهیابی مشهور توسط این الگوریتمها به دست آمده است. هنگامیکه از الگوریتمهای ترکیبی استفاده میشود تا 30 درصد افزایش در سرعت همگرایی در میان این مسائل بهینهیابی عددی مشاهده میگردد. همچنین نتایج نشان میدهند که الگوریتمهای ترکیبی نسبت به الگوریتمهای پایه قادر هستند که به نقطه بهینه نزدیکتر شوند.
Shape design problems, in general, and inverse design problems, in particular, are often solved via optimization techniques. Evolutionary algorithms provide robust and efficient solution methods for such problems. This paper focuses on the application of genetic algorithms (GA), particle swarm optimization (PSO), and two hybrid variants of GA and PSO. Performance of these optimization methods in the solution of inverse design problems is examined and it is shown that hybridization of GA and PSO can be used to improve the convergence rate of the iterative design procedure. Global Minimums of a number of well known optimization test functions are found by the proposed hybrid algorithms and the solutions of both internal and external flow inverse design problems are discussed. Up to 30% speed up is observed in the numerical test cases when the hybrid methods are employed and it is also shown that hybrid methods can get closer to the optimum solution as compared to either GA or PSO.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_399_bd6014024a8f01c93f32b7eaae6b2bab.pdf
طراحی شکل
الگوریتم ژنتیک
الگوریتم توده ذرات
الگوریتم ترکیبی
Shape design
genetic algorithms
Particle Swarm Optimization
Hybrid Algorithm
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2015-12-22
4
4
13
21
10.22044/jsfm.2015.401
401
کنترل آزاد از مدل برای سیستم تعلیق روغنی خودرو
Model-Free Control for a Vehicle Hydraulic Suspension System
محمد مهدی فاتح
mmfateh@shahroodut.ac.ir
1
عاطفه سکاکی
atefe.sakaki@yahoo.com
2
استاد، دانشگاه صنعتی شاهرود، دانشکده مهندسی برق و رباتیک، شاهرود
دانشجوی ارشد کنترل، دانشگاه صنعتی شاهرود، دانشکده مهندسی مکانیک، شاهرود
در این مقاله، طرح نوین کنترل­کننده­­ی آزاد از مدل برای سیستم تعلیق فعال خودرو برای دستیابی به رانندگی مطمئن و راحتی مسافر با حضور اغتشاشات جاده را ارائه می­­نماید. کنترل­کننده­­ی پیشنهادی در مقایسه با طرح های قبلی، نیازی به کنترل نیرو ندارد و فقط از کنترل موقعیت استفاده می­کند. در نتیجه، طرح آن ساده تر و با محاسبات کمتر خواهد بود. کنترل­کننده­ی مورد نظر برای مدل سیستم تعلیق یک­ چهارم خودرو با وجود محرک روغنی با مدل غیرخطی طراحی می­شود. در روند بدست آوردن کنترل کننده پیشنهادی از کنترل خطی سازی پسخورد و تخمین و جبران عدم قطعیت توسط روش تاخیر زمانی استفاده می­شود. بنابراین، کنترل کننده در غلبه بر عوامل غیرخطی و عدم قطعیت مدل موفق است. کنترل کننده از پسخوردهای جابجایی، سرعت و شتاب بدنه­ی خودرو استفاده می­کند. مدل فضای حالت سیستم تعلیق روغنی بدست می­آید و پایداری سیستم کنترل اثبات می­شود. شبیه­سازی­ها عملکرد مطلوب سیستم تعلیق برای همگرایی بدنه به نقطه تعادل با خطای ناچیز را نشان می­دهند. مقایسه عملکرد کنترل سیستم تعلیق فعال پیشنهادی با سیستم تعلیق غیرفعال، برتری کنترل­کننده­ پیشنهادی در فراهم آوردن راحتی مسافر و رانندگی مطمئن را نشان می­دهند.
This paper presents a novel model-free control for an active suspension system to achieve vehicle riding and passenger comfort in the presence of road disturbances. Compared with the previous designs, the proposed design does not employ the force control and uses only the position control. As a result, its design is simpler and less computational. The controller is designed for a quarter car active suspension system driven by hydraulic actuator with a nonlinear model. To obtain the proposed controller, the feedback linearization control and estimation of uncertainty and then compensation by time-delay approach are used. Therefore, it can overcome nonlinearity and uncertainty associated with model. It uses feedbacks of displacement, speed and acceleration of sprung mass. A state space model for the hydraulic suspension system is derived and the system stability is proven. Simulation results show the desired performance of the suspension system to achieve the convergence of body to the equilibrium point with an ignorable error. Comparing performance of the active suspension system with the passive suspension system shows the efficiency and superiority of the proposed controller in providing the passenger comfort and ride handling.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_401_e1d655ad9e6719771316ce213829acd5.pdf
سیستم تعلیق فعال؛ محرک روغنی؛ کنترل آزاد از مدل
کنترل خطی¬سازی پسخورد؛ تخمین عدم قطعیت
Active Suspension System
Hydraulic Actuator
Model-Free Control
Feedback Linearization Control
uncertainty estimation
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2015-12-22
4
4
23
32
10.22044/jsfm.2015.400
400
پیشبینی نمودار حد شکلدهی ورق آلیاژ Ti-64 تیتانیوم با استفاده از شبیهسازی اجزای محدود
Prediction of Forming Limit Diagram for Ti-64 titanium alloy sheet using finite element simulation
علی اکبر اله دادیان
alirz15@gmail.com
1
کورش حسن پور
hasanpour@eng.ui.ac.ir
2
دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اصفهان
استادیار مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اصفهان
کاربرد آلیاژ Ti-64 تیتانیوم به سبب خواص منحصر به فرد آن از قبیل سبکی و پایداری در دماهای بالا، در صنایع هوا و فضا گسترش پیدا کرده است. در آلیاژ Ti-64 تیتانیوم، رفتار نامعمول مکانیکی از قبیل ناهمسانگردی پلاستیک و عدم تقارن کشش و فشار در جهتهای مختلف مشاهده میشود. در این مقاله با انتخاب سطح تسلیم مناسب، کارسختی همسانگرد و روش عددی نگاشت بازگشتی، مدل الاستیک-پلاستیک به روش اجزای محدود پیادهسازی و با استفاده از نظریه هیل- سوئیف در حالت الاستیک- پلاستیک و تحلیل اجزای محدود تصادفی، پیشبینی نمودار حد شکلدهی در دمای 400 درجه سانتیگراد انجام شده است. در تحلیل اجزای محدود تصادفی، ناهمگونی ماده به صورت میدان تصادفی ضخامت ورق در نظر گرفته شده است. همچنین با بررسی تأثیر اندازه گام در دقت حل، اندازه گام مناسب در پیشبینی نمودار حد شکلدهی بهکار رفته است. با انتخاب درصد اطمینان 99% در تحلیل اجزای محدود تصادفی، انحراف معیار مناسب میدان تصادفی در نظر گرفته شده و در پیشبینی نمودار حد شکلدهی بهکار برده شده است. تأثیر ناهمسانگردی پلاستیک ورق آلیاژ Ti-64تیتانیوم در نمودار حد شکلدهی نیز مورد بررسی قرار گرفته است.
The use of Ti-64 titanium alloy has been expanded in the aerospace industry because of its unique properties such as lightness and stability at high temperatures. Unusual mechanical behaviors such as plastic anisotropy and asymmetry of tension and pressure of Ti-64 Titanium alloy is observed in different directions. In this paper, by choosing the appropriate yield criterion, isotropic work hardening and return mapping numerical method, elastic-plastic model is implemented using finite element analysis in Abaqus software and prediction of forming limit diagram at 400C° is done using Hill-Swift elastic-plastic theory and random finite element analysis. Material inhomogeneities are considered as random plate thickness field in the stochastic finite element analysis. Considering the effect of step size on accuracy of solution, appropriate step size is applied to prediction of forming limit diagram. Selecting 99% safety percentage in stocastic finite element analysis, the appropriate variance of the random field is considered and is used in predicting forming limit diagram. Also, effects of plastic anisotropy of Ti-64 titanium alloy sheet have been studied in forming limit diagram.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_400_adc5bc267a7732590012c917815d540b.pdf
ورق آلیاژ Ti-64
نمودار حد شکلدهی
معیار تسلیم کازاکا
معیار ناپایداری
شبیهسازی اجزای محدود
Ti-64 Alloy Sheet
Forming Limit Diagram
Cazacu Yield Criterion
Instability Criterion
Finite element simulation
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2015-12-22
4
4
33
44
10.22044/jsfm.2015.402
402
شبیه سازی سازی شش درجه آزادی یک جسم خودگردان زیرآبی با جرم متغیر
Six Degree of Freedom Simulation of Variable Mass Autonomous Underwater Vehicle
بهروز رئیسی
raeisy@shirazu.ac.ir
1
مسعود خراتی کوپایی
kharati@sutech.ac.ir
2
محمد حسن خوبان
moh_khooban@yahoo.com
3
دکتری مخابرات، پژوهشکده مکانیک فضایی، پژوهشگاه فضایی ایران، شیراز، صندوق پستی 414-71555
استادیار دانشکده مکانیک و هوا فضا، دانشگاه صنعتی شیراز، شیراز، ایران
دانشجوی دکتری، دانشکده برق و الکترونیک، دانشگاه صنعتی شیراز، شیراز، ایران
در این تحقیق ابتدا معادلات حرکت برای یک جسم خودگردان زیر آبی در حالت جرم متغیر استخراج شده، معادلات مزبور به معادلات فضای حالت تبدیل گردیده و سپس نحوه انجام شبیه­سازی عددی به کمک حل این دسته معادلات تشریح شده است. از ملزومات شبیه­سازی، محاسبه نیروها و گشتاورهای هیدرودینامیکی میباشند که این کمیتها خود توابعی غیر خطی از متغیرهای سیستم هستند. این وابستگی به کمک ضرایب نیرو و گشتاور نشان داده میشود که محاسبه آنها در این مطالعه به کمک نرم افزار میسیل دت کام انجام می­پذیرد. علاوه بر آن اثرات حرکت شتابدار جسم در سیال نیز با کمک جملات جرم افزوده لحاظ میگردد. برای صحهسنجی نیز نتایج حاصل از شبیه سازی با موارد قابل پیشبینی از لحاظ کیفی و در برخی موارد کمی مقایسه شده­اند که مشاهده میگردد برنامه شبیهسازی از صحت مناسبی برخوردار است. مجموعه تعریف شکل سامانه، انجام شبیه­سازی، محاسبه ضرایب، رسم منحنیهای کمیتهای خروجی بر حسب زمان و انیمیشن پرتاب در یک نرم افزار جامع مجتمع شدهاند که در نهایت این نرم­افزار امکان شبیه­سازی حرکت یک جسم خودگردان زیر آبی که مجهز به تعدادی بالک ثابت و یک سری بالک متحرک می­باشد را برای کاربر مهیا نموده است.
In this research, the general form of the governing equations that could be accounted as an essential prerequisite for simulation of a body is derived for an underwater varying mass body. In this study, the appropriate form of the aforementioned equations in the state space is presented and the procedure of motion simulation is illustrated. The hydrodynamic forces and moments, which could be viewed as the main inputs for simulation process, are generally nonlinear functions of system variables and are calculated with their respective coefficients. These coefficients, in turn, are associated with different system variables (such as control variables) and are calculated utilizing the MISSILE DATCOM code. Comparison of results associated to the current work and those of existing simple cases quantifies the accuracy of simulation procedure. The definition of body shape, simulation process, post processing and animating the body trajectory are all carried out in a general prepared software which is capable of simulating arbitrary underwater bodies consist of fixed wings and moving flaps
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_402_71d22e0704ebfb9d00f1ecba79095b12.pdf
جرم متغیر
معادلات حرکت
شبیه سازی حرکت
ضرایب هیدرودینامیکی
میسیل دت کام
variable mass
equation of motion
simulation of motion
hydrodynamic coefficient
Missile DatCOM
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2015-12-22
4
4
45
64
10.22044/jsfm.2015.388
388
پیشبینی مقاومتفشاری ستونبتنی مربعی محصورشده با FRP با استفاده از منطقفازی
Prediction of compressive strength of FRP-confined concrete square columns using fuzzy logic approach
کورش نصراله زاده
nasrollahzadeh@kntu.ac.ir
1
احسان نوحی
ehsan.noohi@yahoo.com
2
استادیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
محصورسازی ستونهای بتنی با صفحات کامپوزیتی از جنس پلیمرهای مسلحشده با الیاف، موسوم به ورقههای FRP، از جمله شیوههای نوین در بهسازی سازهها محسوب میگردد. بررسی عملکرد ستونهای بتنی با مقطع دایرهای محصورشده با FRP، در سالهای اخیر به طور وسیعی انجام شده اما مقطع مربعی کمتر مطالعه گردیده است. در این تحقیق، مقاومت فشاری نمونههای بتنی مربعی محصورشده با FRP، با استفاده از منطق فازی مدل خواهد شد. به منظور ساخت مدل فازی، نتایج آزمایشگاهی شامل 182 نمونه از مقالات انتشار یافته استخراج گردیده است. همچنین روابط صریح مدل فازی پیشنهادی که مقاومت فشاری ستون بتنی مربعی محصورشده با FRP را به صورت تابعی از عرض و شعاع گردی گوشه مقطع، مقاومت مشخصه بتن، کل ضخامت دورپیچ FRP، مقاومت کششی و مدول الاستیسیته FRP بیان میکند، ارائه شده است. دقت نتایج به دست آمده از مدل فازی پیشنهادی در مقابل دادههای آزمایشگاهی بسیار رضایت بخش میباشد. علاوه براین از مقایسه مدل فازی پیشنهادی با تعدادی از مدلهای موجود که توسط محققان مختلف ارائه شدهاند، مشاهده میشود که مدل فازی دقت بهتری نسبت به سایر مدلهای موجود دارد.
The behavior and modeling of circular concrete sections confined by Fiber Reinforced Polymer (FRP) wraps have been recently studied extensively while non-circular sections have received much less attention. This study focuses on FRP-confined specimens with square sections under axial loading. A fuzzy logic based model is developed to predict the compressive strength of the FRP-confined square sections. The explicit formation of the proposed fuzzy model for the compressive strength of FRP-confined concrete is presented as a function of the section width, corner radius, compressive strength of unconfined concrete, thickness of FRP sheets, tensile strength and elastic modulus of FRP materials. The results indicated that the accuracy of the proposed fuzzy model is quite satisfactory as compared to a large database containing experimental results of 182 specimens assembled from the open literature. Moreover, the proposed fuzzy model is compared with the existing nine models developed by various researchers and is found to be more accurate.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_388_7ecddef82b5a1501e4becfc7b7fdd27e.pdf
ستون بتنی
مقطع مربعی
محصورشدگی
ورقههای FRP
مقاومت فشاری
منطق فازی
Concrete column
square section
confinement
FRP sheet
fuzzy logic
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2015-12-22
4
4
65
73
10.22044/jsfm.2015.403
403
بهینهسازی شکلی قالبهای پیشفرم در فرآیند آهنگری دقیق دو مرحلهای
Shape Optimization of Preform Dies in two-stage Near Net Forging
سعید مجیدی
saeedmajidi65@yahoo.com
1
مهرداد پورسینا
poursina@eng.ui.ac.ir
2
فرهاد حاجی ابوطالبی
f.hajiaboutalebi@eng.ui.ac.ir
3
کارشناس ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه اصفهان، اصفهان
دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان
استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان
در فرآیند آهنگری، هندسه قالب پیشفرم، نقش مهمی در کیفیت قطعه آهنگری شده و کاهش هزینه تولید دارد. پرنشدن کامل قالب، چروکیدگی، خواص متالورژیکی غیریکنواخت و ایجاد پلیسه زیاد و نامناسب، مهمترین معایب در فرآیند آهنگری میباشند که با طراحی مناسب قالب پیشفرم میتوانند از بین رفته یا کاهش یابند. در این تحقیق، بهینهسازی شکل قالب پیشفرم در فرآیند آهنگری دو مرحلهای مورد بررسی قرار میگیرد. برای این منظور، کدهای شبیهسازی فرآیند آهنگری به زبان پایتون در نرمافزار ABAQUS اجرا گردیده و برای بهینهسازی از الگوریتم ژنتیک با شیوه نخبهگرا که در نرمافزار MATLAB توسعه داده شده، استفاده میگردد. برای صحت سنجی روش فوق دو مثال حل می­شود. در مثال اول، آهنگری سرد یک سیلندر توخالی آلومینیومی در یک مرحله، باعث ایجاد پدیده چروکیدگی در سطح داخلی آن میشود. جهت حذف پدیده چروکیدگی، آهنگری در دو مرحله انجام گردیده و شکل قالب پیشفرم در مرحله اول به گونهای تعیین میشود که عیب چروکیدگی برطرف گردد. در مثال دوم، با تغییر شکل قالب پیش­فرم، پلیسه ایجاد شده در تولید دنده متحرک سه و چهار خودرو پژو از مقدار %9/13 به %5/3 کاهش مییابد. برای اعتبارسنجی نتایج بهینه سازی، دنده مذکور در شرکت آهنگری خودرو با قالب پیشفرم بهینه آهنگری شد و صحت نتایج تایید گردید.
In a forging process, a preform dies shape plays an important role in the improving the quality of forging parts and decreasing the cost of production. Some important defects in the forging process are die filling, folding, nonhomogeneous Metallurgical properties and large amount of flash. A proper preform die can reduce or eliminate these defects. In the present research, shape optimizing of preform dies in the two-stage forging process is investigated. A code is developed in ABAQUS commercial software in order to simulate the forging process. The optimization method is based on Genetic Algorithm (GA) supported by an elitist strategy which is developed by authors. To verify the proposed method, two examples have been studied. In the first example, folding defect will occur in the inner surface of a hollow cylinder if forging is done in a single-stage. In order to eliminate folding defect, forging process is done in two stages and the preform die shape is determined by optimization. In the second example the amount of flash is reduced from 13.9% to 3.5% in forging of a sliding cluster gear3rd and 4th of Peugeot 405 vehicles. For validation of optimization results the gear has forged in Ahangari Company by optimum preform die shape.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_403_9d75e37189e9f23764ab7386786e257c.pdf
فرایند آهنگری
بهینهسازی
الگوریتم ژنتیک
روش اجزای محدود
Forging
Optimization
Genetic Algorithm
Finite Element Method
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2015-12-22
4
4
75
85
10.22044/jsfm.2015.390
390
مدل مکانیک مولکولی ساختاری اصلاح شده و تعمیم یافته برای تعیین خواص مکانیکی نانولولههای کربنی
Mechanical properties of carbon nanotubes form a generalized modified molecular structural mechanics model
سید هادی قادری
s.h.ghaderi@gmail.com
1
استادیار، دانشکدهی مهندسی مکانیک، دانشگاه شاهرود
در این مقاله، یک مدل مکانیک مولکولی ساختاری (MSM) اصلاح شده و تعمیمیافته برای تحلیل نانولولههای کربنی (CNT) پیش روی نهاده شده است. در این روش برهمکنش بین اتمهای CNT با استفاده از یک المان تیر معادل با مقطع عمومی مدلسازی میشود. برای تعیین جهتهای محلی تیر یک روش قاعدهمند ارایه شده است. بر خلاف مدل MSM اولیه، در روش ارایه شده اثر خمش زاویهی پیوند و وارونگی به صورت مستقل از هم در نظر گرفته شدهاند. برای کشش و خمش پیوند، رفتار غیر خطی منطبق بر پتانسیل مورس اصلاح شده و برای پیچش و وارونگی رفتار خطی در نظر گرفته شد. مدل ارایه شده، وابستگی مدولهای الاستیک CNT به اندازه و دستسانی را پیشبینی میکند. بهویژه، با افزایش قطر لوله، نسبت پواسون نانولوله کاهش یافته و به مقدار 2/0 میل میکند. به علاوه، رفتار غیر خطی نانولولههای زیگزاک و آرمچیر تحت اثر بار کششی تا نقطهی شکست مورد مطالعه قرار گرفت. با مدل ارایه شده، میتوان شکست پیشروندهی پیوندها و خرابی CNT با عیبهای اولیهی استون-ویلز و تهیجای را مورد بررسی قرار داد. خواص الاستیک و رفتار کششی پیشبینی شده برای نانولولهها تطابق بسیار نزدیکی با نتایج گزارش شده از شبیهسازی دینامیک مولکولی دارد.
In this paper, a generalized modified molecular structure mechanics (MSM) model for analysis of carbon nanotubes (CNTs) is put forward. In this method, the interactions between carbon atoms of CNT are modeled using an equivalent beam element of general section. A systematic approach is presented to specify the local directions of each of the beam elements. In contrast to the original MSM method, the contributions from bond angle bending and inversion interactions are distinguished in the present model. For deformation modes corresponding to bond stretching and bond angle bend, nonlinear behaviors according to the modified Morse potential are considered, and for torsion and inversion a linear form is adopted. The proposed model suggests a size and chirality dependence of elastic moduli for CNTs. In particular, with increasing the tube diameter, the Poisson’s ratio of the nanotube decreases and approaches a value of 0.2. Moreover, the nonlinear response of armchair and zigzag CNTs subject to tensile load up to the fracture point is studied. The present model enables capturing the progressive bond breaking and failure of CNTs with Stone-Wales and vacancy defects. The predicted elastic properties and tensile behaviors of nanotubes are found to be very similar to the results reported from the time consuming molecular dynamics simulations.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_390_6f2d99dd21f46063e8c58cc5796a3d85.pdf
نانولولهی کربنی
مکانیک مولکولی ساختاری
خواص مکانیکی
عیب
شکست
: Carbon nanotube
Molecular structural mechanics (MSM)
Mechanical Properties
Defect
Fracture
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2015-12-22
4
4
175
189
10.22044/jsfm.2015.394
394
شبیه سازی عددی جریان خارجی لزج تراکم¬ناپذیر با استفاده از روش لاتیس بولتزمن بدون شبکه
Numerical simulation of incompressible viscous external flow using mesh-free lattice Boltzmann method
الناز شایان
e_shayan_1@yahoo.com
1
عبدالرحمان دادوند
a.dadvand@mee.uut.ac.ir
2
ایرج میرزایی
i.mirzaee@mee.uut.ac.ir
3
دانشجوی دکتری مکانیک، دانشکده مکانیک، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران
استادیار، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه، ایران
استاد، دانشکده مکانیک، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران
در سال­های اخیر روش شبکه بولتزمن به عنوان یک روش دینامیک سیالات محاسباتی جایگزین و امیدبخش برای شبیه سازی جریان­های پیچیده درآمده است. روش شبکه بولتزمن استاندارد علیرغم موفقیت­آمیز بودنش در بسیاری از کاربردهای عملی به یکنواختی شبکه در فضای فیزیکی محدود می­شود. این مهمترین عیب روش شبکه بولتزمن استاندارد برای کاربرد در مسایل جریان با هندسه پیچیده است. در حال حاضر چندین روش برای حل مشکل روش شبکه بولتزمن استاندارد وجود دارد. یکی از این روش­ها، روش شبکه بولتزمن بر مبنای بسط سری تیلور و حداقل مربعات (TLLBM) است. این روش بر مبنای روش شبکه بولتزمن استاندارد با معرفی بسط سری تیلور و روش حداقل مربعات استوار است. در روش مذکور، معادله نهایی یک معادله صریح است و هیچ محدودیتی روی ساختار و مدل شبکه ندارد. در کار حاضر، روش TLLBM با مدل شبکه D2Q9 برای شبیه سازی جریان خارجی لزج، تراکم ناپذیر و پایای دو بعدی با استفاده از شبکه­های غیر یکنواخت بکار برده شده است. دو مطالعه مورد بررسی می­گردد: الف) جریان حول استوانه دایروی با شبکه غیر یکنواخت O، ب) جریان حول ایرفویل NACA0012 در زاویه های حمله مختلف با شبکه غیر یکنواخت و متعامد C. مشاهده شد که این روش نتایج بسیار دقیقی به دست می دهد.
In recent years, the lattice Boltzmann method (LBM) has become an alternative and promising computational fluid dynamics approach for simulation of complex fluid flows. Despite its huge success in many practical applications, the conventional (standard) LBM is restricted to the lattice uniformity in the physical space. This is an important drawback of the standard LBM for the application to flow problems with complex geometry. Currently there are several ways to remove this drawback of standard LBM. One of these methods is the Taylor series expansion and least squares-based LBM (TLLBM).This method is based on the standard LBM with introduction of the Taylor series expansion and the least squares approach. The salient feature of the TLLBM is the fact that the final equation is an explicit form and essentially has no limitation on the mesh structure and lattice model. In the present work, the TLLBM with D2Q9 lattice model is used to simulate 2-D steady incompressible viscous external flow on non-uniform meshes.Two test cases are studied: a) flow past a circular cylinder with a non-uniform O-type mesh; b) flow past a NACA0012 airfoil at different attack angles with orthogonal and non-uniform C-type mesh. It was found that this method can give very accurate results.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_394_940966a316cdefb2815e3f9fc483f3ad.pdf
روش لاتیس بولتزمن بدون شبکه
استوانه دایروی
ایرفویل NACA0012
تراکم¬ناپذیر
Mesh-free lattice Boltzmann method
Circular cylinder
NACA0012 airfoil
Incompressible
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2015-12-22
4
4
87
99
10.22044/jsfm.2015.389
389
تعیین پارامترهای بهینه مؤثر بر توزیع تنش صفحات ارتوتروپیک دارای گشودگی شبه مربعی با استفاده از الگوریتم ژنتیک
Determination of optimum parameters effect on stress distribution in orthotropic plates with quasi-square cut out using genetic algorithm
محمد جعفری
mojaf2001@gmail.com
1
عباس روحانی
abassrohani@yahoo.com
2
استادیار، گروه مکانیک جامدات، دانشکده مکانیک، دانشگاه شاهرود
استادیار، گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد
توزیع تنش اطراف گشودگی در صفحات حاوی گشودگی تحت بار کششی، متأثر از پارامترهای بسیاری است. متغیّرهای طراحی از قبیل زاویه چرخش گشودگی(RA)، زاویه الیاف(FA)، زاویه بار(LA)، نرمینگی(w) و کشیدگی گشودگی(c) بر توزیع تنش تأثیرگذار هستند. در این تحقیق، تأثیر متقابل پارامترهای فوق بر مقدار تنش بی­بعد اطراف گشودگی بررسی شده و سپس با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک(GA)، مقادیر بهینه پارامترهای فوق برای یک صفحه ارتوتروپیک حاوی گشودگی معرفی می­شود. الگوریتم ژنتیک، پارامترهای مدل توزیع تنش را بر اساس تابع شایستگی به­دست آمده از تئوری لخنیتسکی بهینه سازی می­کند. بعد از بررسی اثرات متقابل پارامترهای مؤثر بر توزیع تنش اطراف گشودگی، پارامترهای بهینه براساس دستیابی به کمترین تنش ممکن تعیین می­شوند. نتایج نشان داد که نوع ماده عامل مهم و تاثیرگذاری بر مقدار تنش کمینه است و توزیع تنش اطراف گشودگی وابسته به پارامترهای مختلفی است که با انتخاب صحیح این پارامترها دستیابی به کمترین مقدار تنش ممکن می­شود.
Many parameters affect the stress distribution around holes in perforated plates under tensile load. Rotation Angle (RA), Fiber Angle (FA), Load Angle (LA), bluntness (w), and shaped cut out (c) are design variables which influence the stress distribution. In this paper, the interaction effects of these parameters on the normalized stress are discussed. The optimum design of the perforated orthotropic plate is attempted in the presence of these parameters by Genetic Algorithm (GA) method. Based on the fitness function obtained from Lekhnitskii theory, the optimization model of stress distribution parameters was created using GA .Optimum parameters based to achieve possible minimum stress are predicted. Interaction of parameters affect the stress distribution around hole were investigated. Also, results showed that the type of material is an important factor influencing on minimum stress.The results show that stress distribution depends on the varied parameters and correct selection of these parameters causes the possible minimum stress.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_389_c875e4954fe4da1890c1f084da28b494.pdf
صفحات غیرهمسانگرد
الگوریتم ژنتیک
گشودگی شبه مربعی
حل تحلیلی
orthotropic plates
Genetic Algorithm
quasi-squared cut out
Analytical solution
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2015-12-22
4
4
101
112
10.22044/jsfm.2015.396
396
کاربرد تبدیل زمان-کوتاه فوریه در تحلیل ارتعاشی پروانۀ اصلی بالگرد
Use of short-time Fourier transform in vibration analysis of helicopter main rotor
شهرام هادیان جزی
s.hadian@eng.ui.ac.ir
1
احسان قدمیاری
modaltest@yahoo.com
2
استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکدۀ فنی و مهندسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان
کارشناس ارشد دینامیک سازه، شرکت هواپیماسازی ایران (هسا)، اصفهان
در این تحقیق سعی بر آن است تا با پردازش دادههای حاصل از اندازهگیری گشتاورهای خمشی و پیچشی پرۀ پروانۀ بالگرد در حین افزایش سرعت دورانی پروانه، نمودار نحوۀ تغییر فرکانسهای طبیعی پروانه بر حسب سرعت دورانی آن بهدست آید. این گشتاورها به کمک مجموعههایی متشکل از چند کرنشسنج اندازهگیری شدهاند. با توجه به ماهیت ناپایای سیگنالهای حاصل از اندازهگیری، تبدیل زمانکوتاه فوریه به عنوان روشی مناسب جهت پردازش و تحلیل زمان- فرکانسی این سیگنالها انتخاب شده است. سیگنالهای گشتاور تحت تحلیل زمان- فرکانسی قرار گرفته و نحوۀ تغییر محتوای فرکانسی آنها با زمان بهدست میآید. آنگاه به کمک سیگنال اندازهگیری شده برای سرعت دورانی پروانه، نمودار نحوۀ تغییر محتوای فرکانسی سیگنالهای گشتاور با سرعت دورانی حاصل میشود. با تشخیص بیشینههای نسبی این نمودار میتوان فرکانسهای تشدید را که در واقع فرکانسهای طبیعی پروانه هستند بهدست آورد. برای پروانه مورد تست، فرکانسهای طبیعی با استفاده از روش محاسباتی هولتزر- میکلاستاد نیز بهدست آمده و از نتایج آن جهت تشخیص انتساب بعضی از فرکانسهای طبیعی به مودهای مربوطه استفاده شده است.
The main effort of this work is on acquiring the Campbell diagram of a helicopter main rotor by processing the signals measured for the bending and torsional structural moments of its blade. These moments are gathered by some sets of strain gauges while increasing the blade rotational speed. Because of the non-stationary nature of these signals, the Short Time Fourier Transform (STFT) is chosen as the relevant processing method and applied to the moment signals. The result is the moment's spectral content variation versus time. Combining the measured rotational speed signal with the results of time-frequency transform, moment spectral content variation versus rotational speed is acquired. By determining the local maxima of this diagram, it is possible to determine the resonance frequencies which are in fact the natural frequencies.Natural frequencies of the rotor under the test have been calculated using computational Holtzer-Myklestad method which then used to find the assignment of some of natural frequencies to corresponding natural modes.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_396_02c5a102306464105c4dcec5004ec620.pdf
تحلیل ارتعاشی
پروانۀ بالگرد
تبدیل زمانکوتاه فوریه
گشتاورهای سازهای
نمودار کمپل
Vibration analysis
Helicopter Main rotor
Short time Fourier transform
structural moments
Campbell diagram
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2015-12-22
4
4
113
126
10.22044/jsfm.2015.398
398
بررسی تنش گذرای ناشی از شکسته شدن الیاف در اتصال چسبی تکلبه
Transient Stress Analysis In Adhesive Single Lap Joints of a Composite Material Due To Fiber Breakage
محمد شیشه ساز
mshishehsaz@scu.ac.ir
1
شاپور مرادی
moradis@scu.ac.ir
2
سعید یعقوبی
yaghoubisaeed@ymail.com
3
استاد، گروه مکانیک، دانشگاه شهید چمران اهواز
دانشیار، گروه مکانیک، دانشگاه شهید چمران اهواز
دانشجوی دکترای مهندسی مکانیک، دانشگاه بوعلی سینای همدان
در این تحقیق، توزیع تنش گذرای ایجاد شده در اثر شکسته شدن الیاف در اتصال چسبی بررسی شده است. تنش گذرا، پاسخ دینامیکی سیستم در اثر ایجاد ناپیوستگی در الیاف، از لحظه گسسته شدن تا لحظه رسیدن بهحالت تعادل میباشد. به منظور بررسی این رفتار، معادلات حاکم بر حرکت الیاف در اتصال چسبی با ابعاد محدود در حضور گسستگی استخراج شده و تاثیر تعداد الیاف شکسته شده و جابهجایی محل گسستگی در راستای الیاف و عمود بر آن، بر توزیع تنش گذرای سازه مرکب بررسی شده است. برای استخراج معادلات جابهجایی الیاف، از مدل شیرلگ و برای حل معادلات، از روش تفاضل محدود صریح استفاده شده است. در ادامه، تاثیر تغییر جنس الیاف و ضخامت لایه چسبی بر توزیع تنش نیز بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش تعداد الیاف گسسته شده و جابهجایی محل گسستگی بهسمت لبهها، ضریب تمرکز تنش در سازه مرکب افزایش مییابد. مضافا، میزان تنش برشی ایجاد شده در ماتریس و چسب با افزایش مدول الاستیسیته الیاف کاهش مییابد، بهگونهایکه ماکزیمم تنش برشی در اتصال با الیاف از جنس شیشه ( ) و گرافیت ( )، بهترتیب برای ماتریس 861/0 و 463/0 و برای چسب 192/3 و 409/2 مگا پاسکال میباشد.
In this research, the transient stress distribution in an adhesive joint due to fiber breakage has been investigated. Transient stress is a dynamic response of the joint to the fiber discontinuities till their static equilibrium state. To study this behavior, equations governing the motion of fibers in the matrix, due to their breakage, are derived and the effect of number of broken fibers and their location is studied on transient response of the structure. Shear lag model is used to extract fiber displacement. The equilibrium equations are solved using the explicit finite difference method. The effect of fiber material and adhesive thickness is also studied on stress distribution. Results show that for an increase in the number of broken fibers, and for locations of fiber breakage closer to the edges of the joint, the stress concentration in the composite structure increases. Moreover, the shear stress created in the matrix and the adhesive layer is reduced with an increase in fiber elastic modulus, such thatfor glass and graphite fibers (E=74 and 130 GPa respectively), the maximum shear stresses in the adhesive are 0.861 and 0.461 MPa, while in the adherends, they are equal to 3.192 and 2.409 MPa respectively.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_398_25327d305a3094bae1ce57b09289bb9c.pdf
مواد مرکب
الیاف
ماتریس
تنش گذرا
ضریب تمرکز تنش
Composites
Fibers
Matrix
Transient Stress
Stress concentration
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2015-12-22
4
4
127
142
10.22044/jsfm.2015.404
404
تحلیل غیر خطی ترموالاستیک صفحات گرد ساندویچی با هسته تابعی
Nonlinear thermoelastic analysis of circular sandwich plates with functionally graded core
محمد اسماعیل گلمکانی
m.e.golmakani@mshdiau.ac.ir
1
علیرضا یوسفیان ثقی
a.yoosefian@yahoo.com
2
عضو هیات علمی دانشکده فنی-مهندسی
دانشگاه آزاد اسلامی مشهد
فارغ التحصیل گروه مکانیک دانشکده مهندسی دانشگاه آزاد مشهد
در این مقاله تحلیل غیر خطی خمش متقارن محوری صفحات ساندویچی دایره ای شکل با پوسته های همگن و هسته تابعی تحت بار مکانیکی- حرارتی بررسی شده است. معادلات حاکم بر اساس تئوری برشی مرتبه اول و روابط غیر خطی کرنش ون کارمن می باشند و دستگاه معادلات تعادل غیر خطی به دست آمده توسط ترکیب روش عددی رهایی پویا و تفاضل محدود تحلیل گردیده اند. همچنین خواص مواد در دو حالت وابسته به دما و مستقل از دما بررسی شده است. به منظور بررسی صحت و دقت تحقیق، نتایج به دست آمده با روش المان محدود مقایسه شده است. در نهایت به مطالعه اثر پارامترهایی همچون نسبت ضخامت هسته به پوسته، شرایط مرزی، دما و تغییر در خواص مواد تابعی بر روی خمش غیر خطی پرداخته می شود. همچنین در برخی از موارد به منظور بررسی اختلاف بین پاسخ های خطی و غیر خطی، نتایج هر دو تحلیل ارائه می گردد. برخی از نتایج حاکی از این است که تغییرات نسبت ضخامت هسته به پوسته در صفحه حلقوی، تاثیر بیشتری بر روی نتایج نسبت به صفحه دایره ای تو پر دارد.
In this article, nonlinear axisymmetric bending analysis of sandwich circular plates with homogeneous face sheet and functionally graded core subjected to thermo - mechanical loads is presented. The formulations are based on first-order shear deformation plate theory (FSDT) and large deflection von Karman equations. The nonlinear equilibrium equations are solved using the dynamic relaxation (DR) method combined with the finite difference discretization technique.Material properties are compare to be temperature-dependent and temperature-independent. In order to verify the current work some obtained results are compared with Abaqus finite element method. Finally, The influences of material grading index, boundary conditions,tempresure, core-to-face sheets thickness ratio on the results are studied in detail. Also, in order to investigate the differences between the linear and nonlinear solutions some results are presented based on both linear and nonlinear analysis. Some results indicate that variation of core-to-face sheets thickness ratiohas greater effect on the results of annular geometry compared to circular one.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_404_5bd65d1b7f2ae8585f432416b198874f.pdf
صفحات ساندویچی تابعی
روش رهایی پویا
بار مکانیکی- حرارتی
Functionally graded sandwich Plates
DR method
Thermo-mechanical load
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2015-12-22
4
4
143
156
10.22044/jsfm.2015.391
391
جبران تاخیر زمانی متغیر با زمان در سیستم های کارکرد از دور با استفاده از رویتگر اغتشاش ارتباطی با در نظر گرفتن عدم قطعیت در مدلسازی
Time-varying delay compensation by communication disturbance observer for teleoperation system by considering model uncertainty
زهرا زینلی
zahra_zeinaly@yahoo.com
1
امین رمضانی
ramezani@modares.ac.ir
2
سجاد ازگلی
ozgoli@modares.ac.ir
3
کارشناسی ارشد کنترل، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه تربیت مدرس
استادیار گروه کنترل، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه تربیت مدرس
استادیار گروه کنترل، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه تربیت مدرس
این مقاله به بررسی یک ساختار جدید برای رویتگر اغتشاش ارتباطی در سیستم کارکرد از دور می­پردازد. در سیستم­های دارای تاخیر ناشناخته، حفظ پایداری سیستم با استفاده از رویتگر اغتشاش امکان پذیر می­باشد. از آنجا که این روش به مدل تاخیر زمانی نیازی ندارد، می­تواند برای سیستم­های کارکرد از دور که دارای کانال ارتباطی با تاخیر زمانی متغیر با زمان هستند، به کار گرفته شود. بنابراین، در این مقاله ابتدا به بررسی جبران تاخیر زمانی متغیر با زمان به وسیله رویتگر مرسوم اغتشاش پرداخته شده و شرایط طراحی رویتگر اغتشاش با استفاده از دینامیک اغتشاش شبکه شرح داده می­شود. از طرفی خطای مدلسازی و اغتشاش خارجی باعث ایجاد خطای حالت ماندگار خواهد شد. از اینرو، در این مقاله با بررسی تاثیر اغتشاش خارجی و عدم قطعیت در مدلسازی بر روی مشخصه­های حالت ماندگار، ساختار مرسوم رویتگر اغتشاش اصلاح شده و ساختار دیگری برای رویتگر اغتشاش در سیستم کارکرد از دور پیشنهاد شده است که با به­کارگیری سیگنال گشتاور تاخیر یافته ربات فرمانبر به جای سیگنال موقعیت تاخیر یافته آن به عنوان یکی از ورودی­های رویتگر اغتشاش، خطای حالت ماندگار حذف می­شود. همچنین کارآمد بودن روش پیشنهادی از طریق شبیه­سازی نشان داده شده است.
This paper studies novel structure of communication disturbance observer for teleoperation systems. In time-delayed systems that time delay is unknown and unpredictable, stability of system by using time delay compensation method based on the concept of network disturbance and communication disturbance observer (CDOB), can be obtained. Since this method works without time-delay model, it can be implemented in teleoperation systems that contain communication channel with time-varying delay. So, in this paper, first, time varying delay compensation by conventional communication disturbance observer is studied and design condition of conventional communication disturbance observer by dynamic property of network disturbance is explained. However, the system model error and disturbance seriously affects the system performance and causes steady-state error. Hence, in this paper, by considering the effects of model uncertainty and disturbance on steady state characteristics, the structure of conventional communication disturbance observer is modified and another structure for it in teleoperation systems has been proposed. By using slave's delayed torque instead of its delayed position as one of the observer's input, steady state error is eliminated. Also, simulation results are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed structure.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_391_6059d17c8d183ba280a8afbd82dbe377.pdf
سیستم کارکرد از دور
تاخیر زمانی
اغتشاش شبکه
رویتگر اغتشاش ارتباطی
Teleoperation system
Time delay
Network disturbance
Communication disturbance observer
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2015-12-22
4
4
157
174
10.22044/jsfm.2015.393
393
بکارگیری طرح میانیاب سازه - سیال «شارپ» در روش ترکیبی مرز غوطهور - شبکه بولتزمن جهت مدلسازی جریان سیال غیرنیوتنی ازروی سیلندر
Applying ‘SHARP’ Interface Scheme in the Immersed Boundary–Lattice Boltzmann Method
امین امیری دلوئی
a.a.delouei@gmail.com
1
محسن نظری
nazari_me@yahoo.com
2
محمد حسن کیهانی
m_kayhani@yahoo.com
3
دانشجوی دکترای مهندسی مکانیک، دانشگاه شاهرود، شاهرود
استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه شاهرود، شاهرود
استاد، مهندسی مکانیک، دانشگاه شاهرود، شاهرود
در مطالعه حاضر، روش ترکیبی مرز غوطه­ور-شبکه بولتزمن به منظور شبیه­سازی جریان سیال غیرنیوتنی نامحدود از روی یک سیلندر دایره­ای استفاده گردیده است. جهت ایجاد ارتباط بین گره­های لاگرانژی روی مرز جسم غوطه­ور و گره­های اویلری واقع در میدان سیال، برای اولین بار از طرح اعمال نیروی مستقیم بر پایه الگوریتم میانیابی شارپ بهره گرفته شده است. اعمال نیروی ناشی از وجود مرز غوطه­ور بر روی گره­های واقع در دامنه سیال غیرنیوتنی با استفاده از روش شبکه بولتزمن و با در نظر گرفتن الگوریتم اعمال نیروی چند مرحله­ای صورت گرفته تا یکنواختی بهتر توزیع نیرو در بازه زمانی اعمال آن حاصل شود. تأثیر پارامترهای عددی روی دقت روش پیشنهادی به طور کامل بررسی گردیده است. رژیم­های مختلف جریان شامل جریان­های پایا و ناپایا در اعداد رینولدز و شاخص­های مدل سیال غیرنیوتنی توانی مختلف بررسی شده­اند. نتایج به دست آمده چنین نشان می­دهد که خواص رئولوژیکی سیالات غیرنیوتنی در حضور جسم جامد به خوبی توسط روش مرز غوطه­ور – شبکه بولتزمن با طرح واسط سازه-سیال شارپ با دقت بالا قابل پیش بینی است. از این الگوریتم در آینده میتوان برای مدلسازی حرکت اجسام غوطهور در سیالات غیرنیوتنی استفاده کرد.
In the current study, the non-Newtonian fluid flow over a circularcylinder has been simulated using the Immersed Boundary – lattice Boltzmann method. In order to couple the Lagrarigian nodes on Immersed Boundary and Eulerian nodes in the fluid domain, the direct forcing method based on sharp interface scheme is employed. The split-forcing lattice Boltzmann method is used to apply the effects of boundary force on non-Newtonian power-law fluid which leads to more monotonic force implantation in times interval. The impact of numerical parameters on the accuracy of the introduced method has been investigated in details. The different fluid regimes consist of steady and unsteady flows in different Reynolds numbers and power-law indices has been investigated. The results show that the immersed boundary – lattice Boltzmann method can completely captured the properties of non-Newtonian fluids in presence of Immersed Boundary.In future,this algorithm can be used for modeling of moving bodies in non-Newtonian fluids.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_393_7c9c82a578b665e8afaee1175c8634d0.pdf
روش مرز غوطه¬ور- شبکه بولتزمن
الگوریتم واسط شارپ
سیال غیرنیوتنی
سیلندر
Immersed Boundary – Lattice Boltzmann Method
Sharp Interface Scheme
Non-Newtonian Fluid
Cylinder
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2015-12-22
4
4
191
205
10.22044/jsfm.2015.405
405
بررسی عددی تاثیرات میدان مغناطیسی مماسی و ثابت بر جریان و انتقال حرارت از یک استوانه پوشیده شده با نوار متخلخل
The Effects of Magnetic Field on The Convective Heat Transfer Around a Solid Cylinder Wrapped by a Porous Sheath
علیرضا پورموید
pourmoayed@mut.ac.ir
1
محمد صادق ولی پور
2
رضا رحمتی
yademan49@yahoo.com
3
رحمت رحمانی
r.rahmani2000@gmail.com
4
دانشجوی دکتری هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر و عضو هیئت علمی دانشکده مکانیک، دانشگاه پدافند هوایی خاتم الانبیا, (ص)،تهران
استادیار، گروه مکانیک، دانشکده مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان
مدرس، دانشکده مکانیک، دانشگاه پدافند هوایی خاتم الانبیا, (ص)، تهران
مدرس، دانشکده مکانیک، دانشگاه پدافند هوایی خاتم الانبیا, (ص)، تهران
در پژوهش حاضر، جریان و انتقال حرارت اطراف یک سیلندر استوانه­ای که اطراف آن توسط یک نوار متخلخل پوشیده شده، به صورت عددی و با استفاده از مدل غیر دارسی مورد مطالعه قرار گرفته است. در این پژوهش برای مدل سازی انتقال ممنتوم در محیط متخلخل از مدل دارسی-برینکمان-فرچهایمر که یکی از کامل­ترین مدل­های ارائه شده می­باشد، بهره گرفته شده است. معادلات حاکم بر مسئله شامل معادلات پیوستگی، ممنتوم و انرژی به همراه شرایط مرزی پس از بی بعد سازی با استفاده از پارامترهای بدون بعد، به روش حجم محدود و به کمک الگوریتم سیمپل به صورت عددی حل شده­اند. به علاوه، اثر میدان مغناطیسی در اطراف سیلندر در حالاتی که سیال رسانای جریان الکتریسیته باشد نیز بر روی مشخصه­های جریان و انتقال حرارت مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده برای محدوده وسیعی از اعداد بدون بعد حاکم از جمله عدد دارسی، عدد رینولدز و عدد استوارت نمایش داده شده­اند. در پایان نیز دو فرمول پیشنهادی برای عدد ناسلت میانگین اطراف سیلندر بر حسب عدد دارسی و عدد رینولدز ارائه شده است که اثرات میدان مغناطیسی و هدایت حرارتی ناحیه متخلخل در این دو فرمول لحاظ شده است.
The study of an external magnetic field effects on fluid flow and heat transfer characteristic has direct applications to various physical phenomena. In this paper, flow and heat transfer of an electrically conducting fluid around a cylinder wrapped with a porous ring and under the influence of A constant magnetic field has been studied numerically. The range of Stuart (N), Reynolds (Re) and Darcy (Da) numbers are 0-5, 1-40, and 10-8-10-1 respectively. The Darcy–Brinkman–Forchheimer model has been used for simulating the flow in porous medium. Governing equations provides the coupling between the flow field and the magnetic field. These equations with the relevant boundary conditions are solved numerically using Finite Volume Method (FVM). The effects of varying Stuart, Reynolds, and Darcy numbers on flow patterns and heat transfer rate are explored. Finally, two overall expressions for the average Nusselt number are proposed in which effects of Magnetic field and Darcy number are considered. It was found that in the presence of a magnetic field, the drag coefficient and the critical radius of insulation increases, while the wake length and Nusselt (Nu) number decreases.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_405_3c922157f29af86db7cae881443afb2d.pdf
میدان مغناطیسی
محیط متخلخل
استوانه با مقطع دایره
روش عددی
مدل دارسی-برینکمان-فرچهایمر
عدد استوارت
Magnetic Field
Porous medium
Circular cylinder
Numerical method
Darcy–Brinkman–
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2015-12-22
4
4
207
221
10.22044/jsfm.2015.406
406
بررسی ضربه قوچ ناشی از خاموشی گام به گام و همزمان پمپها در سیستم پمپاژ سری
Waterhammer caused by intermittent and simultaneously pump failure in pipe systems including series pump groups
امیر پارساصدر
amirparsasadr@yahoo.com
1
احمد احمدی
a.ahmadi@shahroodut.ac.ir
2
علیرضا کرامت
alireza.keramat@gmail.com
3
بابک لشکرآرا
babak_lashkarara@yahoo.com
4
دانشجوی کارشناسی ارشد / دانشگاه شاهرود
دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه شاهرود
استاد / دانشگاه صنعتی جندی شاپور دزفول
استادیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی جندی شاپور دزفول
در سیستمهای بزرگ یک پمپ قادر به تامین هد مورد نیاز نمیباشد لذا پمپها را به صورت سری به یکدیگر متصل میکنند تا هد مورد نیاز تأمین گردد. حال اگر پمپهای گروه سری به صورت ناگهانی متوقف شوند، ضربه قوچ رخ میرهد که به صورت موجهای فشاری مثبت و منفی ظاهر میشود. این موجها باعث بوجود آمدن تنشهای بسیار زیادی در اجزای سیستم میشود. هدف از این تحقیق ارایهی عملکرد بهتر سیستم پمپاژ سری در حالت ماندگار و بررسی جریان غیرماندگار ناشی از حالتهای مختلف توقف ناگهانی پمپ های سری یک سیستم و عملکرد گروه پمپهای سری در حالت غیرماندگار میباشد. برای بررسی جریان غیرماندگار در این حالت باید معادلات خطوط مشخصه حاصل از هیدرولیک جریان، روابط حاکم بر پمپها و نحوهی اتصال آنها را با یکدیگر ترکیب و به صورت همزمان حل نمود. این مهم با استفاده از مدل عددی در نرم افزار متلب مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به نتایج حاصل شده، زمانی که پمپها مشابه باشند کارایی سیستم در حالت ماندگار افزایش مییابد. در صورت توقف گام به گام پمپها نسبت به حالت توقف ناگهانی کل پمپهای ایستگاه پمپاژ، فشارهای کمتری ( مثبت و منفی) به سیستم وارد میشود. در حالت گام به گام توقف هر یک از پمپها تاثیر متفاوتی به سیستم وارد میکند که بر اساس نتایج حاصله بحث و بررسی شده است.
In the large scale pipe systems the use of pump group connected in series is evitable to meet the desired pressure head. If one or more of the pumps shuts down, water hammer event occurs which manifests in pressure and rare faction wave, along the pipeline these waves result in huge stresses on the system. In this regard, this paper aims at investigating the pump stations performance during steady and transient flows, in which the focus is placed on various possibility of pump failure in a system of pumps in series. The mathematical model to carry out this research includes continuity and momentum equations (transformed to two characteristic equations) as well as equations to govern mechanical behavior of pump stations. These governing relations are numerically solved and programmed in a MATLAB code. The results reveal that the use of the same pumps leads to larger efficiency compound to using different pumps. Furthermore, if the pumps shut down one after other, the water hammer pressures remarkably alleviate. The result for this sequential pump station failure are quantitatively presented and discussed.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_406_827ce10d23975a8e14831b165e59f5c7.pdf
گروه پمپ سری
جریان ماندگار و غیر ماندگار
توقف ناگهانی
ضربه قوچ
خطوط مشخصه
Series pump station
Steady and transient flow
Pump failure
Water Hammer
Method of Characteristics