ORIGINAL_ARTICLE
بررسی رفتار بازگشت فنری کامپوزیت های الیاف-فلز با استفاده از تئوری های لایه معادل و لایه مجزا
در فرایندهای خمکاری، ورق بین ابزار و قالب دچار تغییر شکل پلاستیک شده و شکل نهایی موردنظر را به خود میگیرد. مهمترین نقصی که در خمکاری ورقها رخ میدهد تغییر زاویه خم پس از باربرداری است. این پدیده که بازگشتفنری نامیده میشود، ناشی از رفتار الاستیک ورق در مرحله باربرداری است. بهمنظور افزایش دقت ابعادی محصول باید متغیرهای خمکاری به شکلی انتخاب گردند که زاویه خم پس از بازگشتفنری به مقدار مورد نظر برسد. ورقهای چندلایه الیاف-فلز به دلیل ویژگیهایی نظیر نسبت استحکام به وزن بالا، هزینه ساخت مناسب، مقاومت شیمیایی مناسب، استحکام مکانیکی بالا، میرایی صوت و ارتعاش و عایق حرارتی بودن مورد توجه صنایع قرار گرفتهاند. در این پژوهش رفتار بازگشتفنری ورق چندلایه الیاف-فلز با روش تئوری بررسی شده و نتایج با آزمایشهای تجربی صحهگذاری شده است. نتایج این پژوهش نشان داد روش تئوری ارائه شده با خطای میانگین حدود 17% توان پیشبینی رفتار بازگشتفنری ورق چندلایه الیاف-فلز را دارا است.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_901_832e1d605ae590921cf39eedfb5e4db1.pdf
2016-12-21
1
9
10.22044/jsfm.2017.901
بازگشتفنری
ورق الیاف-فلز
روش تحلیلی
روش تجربی
امیرعلی
ابوالقاسمی
amirali.abolghasemi@yahoo.com
1
کارشناسی ارشد، دانشکده مکانیک دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
AUTHOR
عبدالحسین
جلالی اقچای
jalali@kntu.ac.ir
2
استادیار، دانشکده مکانیک دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
LEAD_AUTHOR
بهروز
مرادخانی
behrooz_moradkhani@yahoo.com
3
دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مکانیک دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران
AUTHOR
سید علی
فاطمی
ali.f.fatemi@gmail.com
4
کارشناسی ارشد، دانشکده مکانیک دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
AUTHOR
[1] Zhong Y, Joshi SC (2015) Response of hygrothermally aged GLARE 4A laminates under static and cyclic loadings. Mater Des 87: 138-148.
1
[2] Sinmazçelik T, Avcu E, Bora M Ö, Çoban O (2011) A review: Fibre metal laminates, background, bonding types and applied test methods. Mater Des 32(7): 3671-3685.
2
[3] Ján S, Miroslav J (2012) Springback prediction in sheet metal forming processes. J Tech Plasticity 37(1).
3
[4] Teodosiu C (2005)Some basic aspect of the constitutive modelling in sheet metal forming. 239-243.
4
[5] Cleveland RM, Ghosh AK (2002) Inelastic effects on springback in metals. Int J Plasticity 18(5–6): 769-785.
5
[6] Burchitz IA (2008) Improvement of springback prediction in sheet metal forming University of Twente.
6
[7] Wang C, Kinzel G, Altan T (1993) Mathematical modeling of plane-strain bending of sheet and plate. J Mater Process Tech 39(3): 279-304.
7
[8] Hino R, Goto Y, Yoshida F (2003) Springback of sheet metal laminates in draw-bending. J Mater Process Tech 139(1): 341-347.
8
[9] Weiss M, Rolfe BF, Dingle ME, Hodgson P (2004) The influence of interlayer thickness and properties on spring-back of SPS-(steel/polymer/steel) laminates. Steel Grips 2(Supplement): 445-449.
9
[10] Mosse L, Compston P, Cantwell WJ, Cardew-Hall M, Kalyanasundaram S (2005) The effect of process temperature on the formability of polypropylene based fibre–metal laminates. Comp Part A: Appl Sci Manuf 36(8): 1158-1166.
10
[11] Mohammadi S, Parsa M, Aghchai AJ (2011) Effect of the thickness distribution and setting condition on springback in multi-layer sheet bending. Int J Eng Sci Tech 3(4).
11
[12] Parsa M, Mohammadi S, Aghchai A J (2014) Al3105/polypropylene/Al3105 laminates springback in V-die bending. Int J Adv Manuf Tech 75(5-8): 849-860.
12
[13] Hu J, Marciniak Z, Duncan J (2002) Mechanics of sheet metal forming Butterworth-Heinemann.
13
[14] Larsson L (2005) Warm sheet metal forming with localized in-tool induction heating.
14
[15] Jones RM (1975) Mechanics of composite materials Scripta Book Company Washington, DC.
15
[16] Reddy JN (2004) Mechanics of laminated composite plates and shells: theory and analysis CRC press.
16
ORIGINAL_ARTICLE
آنالیز دینامیکی تیر تیموشنکوی پیشتنیده بهکمک روش المان محدود طیفی بر پایه ی تبدیل موجک
در این پژوهش، فرمولبندی روش المان محدود طیفی بر پایهی تبدیل موجک برای آنالیز زمانی و بسامدی (فرکانسی) تیر تیموشنکوی زیر نیروی کششی یا فشاری محوری ثابت (پیشتنیده) ارایه میگردد. معادلههای دیفرانسیل پارهای وابسته به مکان و زمان حاکم بر این سامانه، بهکمک تابعهای مقیاس داوبچیز، به معادلههای دیفرانسیل معمولی کوپله و وابسته به مکان تبدیل میشوند. این معادلهها، به کمک آنالیز مقدارهای ویژه، دکوپله میشوند. از حل دقیق این معادلهها در سامانههای یک بعدی، برای استخراج تابعهای شکل دینامیکی و ماتریس سختی دینامیکی بهره گرفته میشود. این سامانه بهکمک روش المان محدود طیفی بر پایهی تبدیل موجک میتواند تنها به یک المان تقسیم شود، ولی در روش المان محدود کلاسیک، المانهای بیشتری به کار گرفته میشود. دقت پاسخهای بهدست آمده از روش المان محدود طیفی بر پایه-ی تبدیل موجک، با پاسخهای روش المان محدود کلاسیک، راستیآزمایی (صحهگذاری) میشوند. نتیجههای عددی گویای برتری این روش، در کاهش تعداد المانها و افزایش دقت، در مقایسه با روش المان محدود کلاسیک میباشد. این برتری در سامانههای با محتوای بسامدی بالاتر، نمایانتر است. همچنین، تاثیر نیروی کششی یا فشاری محوری ثابت روی پاسخهای دینامیکی و بسامدهای طبیعی سامانه، بررسی میگردد. ناپایداری دیورژانس سامانه، زیر نیروی فشاری محوری بحرانی نیز بررسی میشود.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_866_6784e981b70ccd0e943c74c8a6d2e52e.pdf
2016-12-21
11
22
10.22044/jsfm.2017.866
المان محدود طیفی بر پایهی تبدیل موجک
تیر تیموشنکو
تابع مقیاس موجک داوبچیز
ناپایداری دیورژانس
پیشتنیده
علی
مختاری
ali.mokhtari@me.iut.ac.ir
1
کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران
AUTHOR
حمیدرضا
میردامادی
hrmirdamadi@cc.iut.ac.ir
2
دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران
LEAD_AUTHOR
مصطفی
غیور
ghayour@cc.iut.ac.ir
3
استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران
AUTHOR
[1] Bokaian A (1988) Natural frequencies of beams under compressive axial loads. J Sound Vib 126(1): 49-65.
1
[2] Bokaian A (1990) Natural frequencies of beams under tensile axial loads. J Sound Vib 142(3): 481-498.
2
[3] Yokayama T (1990) Vibrations of a hanging Timoshenko beam under gravity. J Sound Vib 141(2): 245-258.
3
[4] Mohammad Hashemi S, Richard Marc J (2000)Free vibrational analysis of axially loaded bending-torsion coupled beams: a dynamic finite element. Comput Struct 77: 711-724.
4
[5] Naguleswaran S (2004) Transverse vibration of an uniform Euler–Bernoulli beam under linearly varying axial force. J Sound Vib 275: 47-57.
5
[6] Kavyanpoor M, Islaminejhad V, Malekzadeh K (2012) Effect of axial tensile force on the free vibration of Euler-Bernoulli beam. Iranian Society of Acoustics and Vibration 2. (In Persion)
6
[7] Svensson I (2002) Dynamic response of constrained axially loaded beam. J Sound Vib 252(4): 739-749.
7
[8] Mei C, Karpenko Y, Moody S, Allen D (2006) Analytical approach to free and forced vibrations of axially loaded cracked Timoshenko beams. J Sound Vib 291: 1041-1060.
8
[9] Viola E, Ricci P, Aliabadi M.H (2007)Free vibration analysis of axially loaded cracked Timoshenko beam structures using the dynamic stiffness method. J Sound Vib 304: 124-153.
9
[10] Jun L, Hongxing H,Rongying S (2008), Dynamic stiffness analysis for free vibrations of axially loaded laminated composite beams. Compos Struct 84: 87-98.
10
[11] Lee U, Kim J, Oh H (2004) Spectral analysis for the transverse vibration of an axiallymoving Timoshenko beam. J Sound Vib 271: 685-703.
11
[12] Lee U, Jang I (2010) Spectral element model for axially loaded bending–shear–torsion coupled composite Timoshenko beams. Compos Struct 92: 2860-2870.
12
[13] Chen W (2011) Bending vibration of axially loaded Timoshenko beams with locally distributed Kelvin–Voigt damping. J Sound Vib 330: 3040-3056.
13
[14] Mitra M, Gopalakrishnan S (2005)Spectrally formulated wavelet finite element for wave propagation and impact force identification in connected 1-D waveguides. Int J Solids Struct 42: 4695-4721.
14
[15] Mitra M,Gopalakrishnan S (2006) Extraction of wave characteristics from wavelet-based spectral finite element formulation. Mech Syst Signal Pr 20: 2046–2079.
15
[16] Mitra M, Gopalakrishnan S (2006) Wavelet based spectral finite element for analysis of coupled wave propagation in higher order composite beams. Compos Struct 73: 263–277.
16
[17] Mokhtari A, Mirdamadi H.R, Ghayour M, Sarvestan V (2016) Time/wave domain analysis for axially moving pre-stressed nanobeam by wavelet-based spectral element method. Int J Mech Sci 105: 58-69.
17
[18] Beylkin G (1992) On the representation of operators in bases of compactly supported wavelets. SIAM J Numer Anal 6(6): 1716-1740.
18
[19] Gopalakrishnan S, Mitra M (2010) Wavelet methods for dynamical problems, Taylor & Francis Group.
19
[20] Blevins R.D (1979) Formulas for natural frequencies and mode shape. Van Nostrand Reinhold Company, New York.
20
ORIGINAL_ARTICLE
بهینه سازی فرکانس طبیعی سازه های دو و سه بعدی خرپا به روش تحلیل حساسیت گسسته
کنترل و بهینهسازی فرکانسهای طبیعی یک سازه یک موضوع مهم در مهندسی مکانیک، هوافضا و عمران میباشد. در این مقاله مسائل جدیدی برای بهینهسازی سطح مقطع اعضای سازههای خرپای دو بعدی و سه بعدی معرفی و مطالعه میشود. سه الگوریتم به منظور 1- افزایش اختلاف دو فرکانس اول، 2- افزایش فرکانس اول و 3- افزایش فرکانس دوم ضمن محدود نگه داشتن فرکانس اول ارائه می شود. از طریق ایجاد تغییر در سطح مقطع المانها، ضمن ثابت نگه داشتن وزن کل سازه با انجام آنالیز حساسیت گسسته، بهینه سازی مورد نظر انجام می گردد. آنالیز مودال، آنالیز حساسیت و بهینه سازی توسط یک کد تدوین شده در محیط برنامهنویسی نرمافزار انسیس انجام شده اند. جهت نشان دادن میزان کارایی این روش رفتار دو سازه خرپای دو بعدی و یک سازه خرپای سه بعدی مورد ارزیابی قرارگرفته است. مثالهای ارائه شده نشان میدهند که با استفاده از روشهای پیشنهاد شده میتوان فرکانسهای طبیعی یک سازه خرپا را به میزان قابل توجهی بهینه نمود.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_797_08869f8fa494113ca546e952550b0f65.pdf
2016-12-21
23
40
10.22044/jsfm.2016.797
آنالیز حساسیت گسسته
بهینه سازی
فرکانس طبیعی
خرپا
زهرا
کاظمی
z.kazemi99@rocketmail.com
1
دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه شیراز، شیراز، ایران
AUTHOR
محمدرحیم
همتیان
mhemat@shirazu.ac.ir
2
استاد، دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه شیراز، شیراز، ایران
LEAD_AUTHOR
[1] Deb K, Gulati S (2001) Design of truss-structures for minimum weight using genetic algorithms. Finite Elem Anal Des 37(5): 447-465.
1
[2] Lingyun W, Mei Z, Guangming S, Guang M (2005) Truss optimization on shape and sizing with frequency constraints based on genetic algorithm. Comput Mech 35(5): 361-368.
2
[3] Jin P, De-Yu W (2006) Topology optimization of truss structure with fundamental frequency and frequency domain dynamic response constraints. Acta Mech Solida Sin 19(3): 231-240.
3
[4] Camp CV (2007) Design of space trusses using Big Bang–Big Crunch optimization. J Struct Eng 133(7): 999-1008.
4
[5] Rahami H, Kaveh A, Gholipour Y (2008) Sizing, geometry and topology optimization of trusses via force method and genetic algorithm. Eng Struct 30(9): 2360-2369.
5
[6] Gomes HM (2011) Truss optimization with dynamic constraints using a particle swarm algorithm. Expert Syst Appl 38(1): 957-968.
6
[7] Miguel LFF, Miguel LFF (2012) Shape and size optimization of truss structures considering dynamic constraints through modern metaheuristic algorithms. Expert Syst Appl 39(10): 9458-9467.
7
[8] Kaveh A, Zolghadr A (2012) Truss optimization with natural frequency constraints using a hybridized CSS-BBBC algorithm with trap recognition capability. Comput Struct 102: 14-27.
8
[9] Kaveh A, Zolghadr A (2013) Topology optimization of trusses considering static and dynamic constraints using the CSS. Applied Soft Computing 13(5): 2727-2734.
9
[10] Kaveh A, Talatahari S (2010) Optimal design of skeletal structures via the charged system search algorithm. Struct Multidiscip Opt 41(6): 893-911.
10
[11] Miguel LFF, Lopez, RH, Miguel LFF (2013) Multimodal size, shape, and topology optimisation of truss structures using the Firefly algorithm. Adv Eng Softw 56: 23-37.
11
[12] Kaveh A, Mahdavi VR (2014) Colliding Bodies Optimization method for optimum design of truss structures with continuous variables. Adv Eng Softw 70: 1-12.
12
[13] Gandhi R (1993) Structural optimization with frequency constraints - a review, AIAA J 31(12): 2296-2303.
13
[14] Bahai H, Aryana F (2002) Design optimisation of structures vibration behaviour using first order approximation and local modification, Comput struct 80(26): 1955-1964.
14
[15] Aryana F, Bahai H (2003) Sensitivity analysis and modification of structural dynamic characteristics using second order approximation, Eng Struct 25(10): 1279-1287.
15
[16] Pedersen NL, Nielsen AK (2003) Optimization of practical trusses with constraints on eigenfrequencies, displacements, stresses, and buckling. Struct Multidiscip Opt 25(5-6): 436-445.
16
[17] Wang D, Zhang WH, Jiang JS (2004) Truss optimization on shape and sizing with frequency constraints. AIAA J 42(3): 622-630.
17
[18] Gao W (2006) Interval natural frequency and mode shape analysis for truss structures with interval parameters. Finite Elem Anal Des 42(6): 471-477.
18
[19] Asadpoure A, Tootkaboni M, Guest JK (2011) Robust topology optimization of structures with uncertainties in stiffness–Application to truss structures. Comput Struct 89(11): 1131-1141.
19
[20] Haftka RT, Gürdal Z (2012) Elements of structural optimization (Vol. 11), Springer Science & Business Media.
20
[21] Sergeyev O, Mroz Z (2000) Sensitivity analysis and optimal design of 3D frame structures for stress and frequency constraints, Comput struct 75(2): 167-185.
21
[22] Apostol V, Santos JLT (1996) Sensitivity analysis and optimization of truss/beam components of arbitrary cross-section—I. Axial stresses, Comput struct 58(4): 727-737.
22
[23] Cardoso JB, Arora JS (1992) Design sensitivity analysis of nonlinear dynamic response of structural and mechanical systems. Struct optimization 4(1): 37-46.
23
[24] Materna D, Barthold FJ (2007) Variational design sensitivity analysis in the context of structural optimization and configurational mechanics. Int J Fracture 147(1-4): 133-155.
24
[25] Radwan AG, Moaddy K, Momani S (2011) Stability and non-standard finite difference method of the generalized Chua’s circuit. Comput Math Appl 62(3): 961-970.
25
[26] Reddy RM, Rao BN (2008) Fractal finite element method based shape sensitivity analysis of mixed-mode fracture. Finite Elem Anal Des 44(15): 875-888.
26
[27] Lepidi M (2013) Multi-parameter perturbation methods for the eigensolution sensitivity analysis of nearly-resonant non-defective multi-degree-of-freedom systems. J Sound Vib 332(4): 1011-1032.
27
[28] Fang F, Pain CC, Navon IM, Gorman GJ, Piggott MD, Allison PA (2011) The independent set perturbation adjoint method: A new method of differentiating mesh-based fluids models. Int J Numer Meth Fl 66(8): 976-999.
28
[29] Zhang U, Der Kiureghian A (1993) Dynamic response sensitivity of inelastic structures. Comput Method Appl 108(1): 23-36.
29
[30] Conte, Joel P, Michele Barbato, and Enrico Spacone. Finite element response sensitivity analysis using force-based frame models. Int J Numer Meth Eng 59.13 (2004): 1781-1820.
30
[31] Gu Q, Barbato M, Conte JP (2009) Handling of constraints in finite-element response sensitivity analysis. J Eng mech 135(12): 1427-1438.
31
[32] Huang X, Zuo ZH, Xie YM Evolutionary topological optimization of vibrating continuum structures for natural frequencies. Comput Struct 88(5): 357-364.
32
[33] Xie YM, Steven GP (1994) A simple approach to structural frequency optimization. Comput Struct 53(6): 1487-1491.
33
[34] Park JY, Han SY (2013) Application of artificial bee colony algorithm to topology optimization for dynamic stiffness problems. Computers Mathematics with Applications 66(10): 1879-1891.
34
[35] Wang F, Rui Z, Wei X (2006) Design of Structure Optimization with APDL. Science Technology and Engineering 21:006.
35
[36] Wei L, Tang T, Xie X, Shen W (2011) Truss optimization on shape and sizing with frequency constraints based on parallel genetic algorithm. Structural and Multidisciplinary Optimization 43(5): 665-682.
36
[37] Šešok D, Belevičius R (2007) Use of genetic algorithms in topology optimization of truss structures. Mechanika 64(2): 34-39.
37
[38] Rui-Wu XIA (2008) On APDL Parametric FEA Technology and Its Application. Development & Innovation of Machinery & Electrical Products 2: 046.
38
[39] Strain J, Miller E (2013) Introduction to the ANSYS Parametric Design Language (APDL). CreateSpace Independent Publishing Platform, USA.
39
[40] Lee KS, Geem ZW (2005) A new meta-heuristic algorithm for continuous engineering optimization: harmony search theory and practice. Comput Meth Appl Mech Eng 194(36): 3902-3933.
40
[41] Back T (1996) Evolutionary algorithms in theory and practice. Oxford Univ. Press.
41
[42] Rajeev S, Krishnamoorthy CS (1992) Discrete optimization of structures using genetic algorithms. J Struct Eng 118(5): 1233-1250.
42
[43] Li LJ, Huang ZB, Liu F (2009) A heuristic particle swarm optimization method for truss structures with discrete variables. Comput Struct 87(7): 435-443.
43
[44] Tortorelli DA, Michaleris P (1994) Design sensitivity analysis: overview and review. Inverse problems in Engineering 1(1): 71-105.
44
ORIGINAL_ARTICLE
بهینهسازی طرح سازههای پیوسته دو بعدی با استفاده از روش الگوریتم تبرید تدریجی کارآمد
این مقاله کاربرد یک الگوریتم بهینهسازی پایهریزی شده بر اساس تبرید تدریجی را در بهینهسازی وزن و استحکام سازههای پیوسته دو بعدی ارائه میکند. الگوریتم CMLPSA که الگوریتم تبرید چند نقطهای- چند سطحی اصلاح شده نام دارد، یک روش پیشرفته جستجو برای حالتهایی است که هر طرح کاندیدا از میان جمعیتی از نقاط که به صورت تصادفی تولید شدهاند، انتخاب میشود. اصطلاح چند نقطهای برای همه طرحهای عملی و غیرعملی ارائه میشود. افزون بر این، CMLPSA دارای یک استراتژی چند سطحی برای حالتهای آزمایشی تولید شده به وسیله ادغام همه متغیرهای طرح میباشد. در این مقاله تأثیر پارامتر حذف المان و سرعت حذف المان به روش الگوریتم CMLPSA در بهینهسازی سازههای دو بعدی پیوسته بررسی شده و با نتایج تحقیقات قبلی مقایسه میشود. نتایج نشان میدهد که به ازای مقادیر مختلف پارامتر اولیه حذف المان و مقادیر مختلف پارامتر سرعت حذف المان، تغییر چندانی در میزان حجم نهایی و یا تنش فن مایزز نهایی سازه ارائه شده توسط CMLPSA مشاهده نمیشود و فقط شکل نهایی سازه برای مقادیر مختلف پارامتر سرعت حذف المان متفاوت است. اما میزان حجم نهایی و تنش فن مایزز نهایی سازه در مقایسه با تحقیقات قبلی در شرایط یکسان بهبود یافتهاند.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_794_946219c5775b438cd49b12a1675d1260.pdf
2016-12-21
41
48
10.22044/jsfm.2016.794
بهینهسازی سازهها
المان محدود
روش تبرید تدریجی کارآمد
بهزاد
لطف خدایی
b.lkh1983@gmail.com
1
کارشناسی ارشد ساخت و تولید، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد
AUTHOR
محمدحسین
ابوالبشری
abolbash@um.ac.ir
2
استاد، گروه مکانیک، مرکز پژوهشی مهندسی تولید ناب، دانشگاه فردوسی مشهد
LEAD_AUTHOR
[1] Abolbashari MH, Keshavarzmanesh S (2006) On various aspects of application of the evolutionary structural optimization method for 2D and 3D continuum structures. Finite Elem Anal Des 42(6): 478-491.
1
[2] Chu DN, Xie YM, Hira A, Steven GP (1997) On various aspectsof evolutionary structural optimization for problems with stiffnessconstraints. Finite Elem Anal Des 24: 197-212.
2
[3] Bendsoe MP, Kikuchi N (1988) Generating optimal topologies in structural design using homogenizationmethod. Comput Method Appl Mech Eng71: 197-224.
3
[4] Bendsoe MP (1998) Optimal shape design as a material distributionoptimization. Struct Multidiscip Optim 1: 193-202.
4
[5] Suzuki K, Kikuchi N (1991) A homogenization method for shape and topologyoptimization. Comput Methods Appl Mech Eng 93: 291-318.
5
[6] Diaz AR, Bendsoe MP (1992) Shape optimization of structures for multipleloading conditions using a homogenization method. Struct MultidiscipOptim 4: 22-77.
6
[7] Xie YM, Steven GP (1993) A simple evolutionary procedure for structuraloptimization. Comput Struct 49: 885-896.
7
[8] Lamberti L (2008) An efficient simulated annealing algorithm for design optimization of truss structures. Comput Struct 86(19-20): 1936-1953
8
[9] Genovese K, Lamberti L, Pappalettere C (2005) Improved global–local simulatedannealing formulation for solving non-smooth engineering optimizationproblems. Int J Solids Struct 42:203-237.
9
[10] Lamberti L, Pappalettere C (2007) Weight optimization of skeletal structures withmulti-point simulated annealing. Comput Model Eng Sci 18:183-221
10
[11] Chen TY, Su JJ (2002) Efficiency improvement of simulated annealing in optimal structural designs. Adv Eng Software 33: 675-80.
11
[12] Huang MW, Arora JS (1997) Optimal design with discrete variables: some numerical experiments. Int J Numer Methods Eng 40: 165-88.
12
[13] Lamberti L, Pappalettere C (2003) Move limits definition in structural optimization with sequential linear programming. Part I: Optimization algorithm. Comput Struct 81:197-213.
13
[14] Lamberti L, Pappalettere C (2004) Improved sequential linear programming formulation for structural weight minimization. Comput Methods Appl Mech 193(33): 3493-3521.
14
[15] Xie YM, Steven GP (1997) Evolutionarystructural optimization. Springer,London.
15
[16] Hemp WS (1973) Optimum structures. Clarendon Press, Oxford.
16
ORIGINAL_ARTICLE
تحلیل و بررسی نتایج تعیین تنش ایجادی یک اتصال چسبی تکلبه
در این تحقیق ابتدا با کمک تئوری مرتبه اول تغییر شکل برشی دو بعدی با در نظر گرفتن دو فرض وجود کرنش طولی و عدم وجود آن، معادلات تنش ایجادی در لایه چسب بکار رفته در اتصالات چسبی مواد مرکب تحت کشش بدست آورده می شود. در این تحلیل لایه چسب به صورت ایزوتروپیک همگن فرض شده و ورقهای چسب شونده به صورت ورقهای چندلایه متشکل از ورقهای ارتوتروپیک فرض شده اند. روش بدست آوری مقادیر تنش ایجادی در این تحلیل، روش نوین بهبودیافته و پیرایش شده روند تعیین تنش بر مبنای جابجایی است. نتایج این تحلیل با نتایج بدست آمده از روش کلاسیک و نتایج بدست آمده از روش المان محدود انجام شده توسط نرم افزار انسیس مقایسه شد. در پایان مشخص می شود که روش مرتبه اول که در آن تنشهای برشی عرضی حضور دارند، نسبت به روش کلاسیک ورقها در تعیین تنشهای برشی و تورق دقت بالاتری دارد. در مورد تنش برشی مقدار بهبود نتایج تفاوت چنذانی بین دو روش وجود ندارد. تنش برشی بخصوص در تعیین تنش تورق ایجادی، روش مرتبه اول بسیار دقیقتر از روش کلاسیک عمل می کند. از سویی دیگر مشخص می شود که در نظر گرفتن تاثیر کرنش طولی در تنش های ایجادی در لایه ی چسب، نسبت به حالتی که در آن از تاثیر کرنش طولی صرف نظر می کند؛ دقت نتایج بدست آمده را بالاتر خواهد برد. فرض کرنش طولی در دقت تعیین تنش برشی لایه چسب چندان محسوس نبوده ولی در مورد نتایج تنش تورق بسیار نمایان خواهد بود،
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_865_dd012bc2f084288dd6449a3379d36a33.pdf
2016-12-21
49
58
10.22044/jsfm.2017.865
تحلیل تنش
اتصال تکلبه تحت کشش
تئوری مرتبه اول تغییر شکل برشی
اجزاء محدود
کرنش طولی
مجتبی
حسنوند
behzad_hasanvand@yahoo.com
1
دانشجوی کارشناسی ارشد مکانیک، اهواز،گلستان، دانشگاه شهید چمران،دانشکده مهندسی
AUTHOR
محمد
شیشه ساز
m.hasanvand89@gmail.com
2
استاد مکانیک، اهواز،گلستان، دانشگاه شهید چمران،دانشکده مهندسی
LEAD_AUTHOR
[1] Hart-Smith LJ (1986) Adhesively bonded joints for fibrous composite structures. International Symposium on joining and Repair of fibre-reinforced plastics, London, Imperial College.
1
[2] Goland M, Reissner E (1944) The stresses in cemented joints. J Appl Mech 11(1): 17-27.
2
[3] Oplinger DW (1994) Effects of adherend deflections in single lap joints. Int J Solids Struct 31(18): 2565-2587.
3
[4] Tsai MY, Oplinger DW, Morton J (1995) Improved theoretical solutions for adhesive lap joints. Int J Solids Struct 35(12): 1163-1185.
4
[5] Yang C, Pang S-S (1993) Stress-strain analysis of adhesive-bonded single-lap composite joints under cylindrical bending. Compos Eng 3(11): 1051-1063.
5
[6] Mortensen F, Thomsen O (2002) Analysis of adhesive bonded joints: a unified approach. Compos Sci Technol 62(7-8): 1011-1031.
6
[7] Delale F, Erdoghan F, Aydingolu M (1981) Stress in adhesive bonded joints. J Compos Mater 15: 249-271.
7
[8] Renton J, Vinson J (1975) The Efficient design of adhesive bonded joints. J Adhesion 7(3): 175-193.
8
[9] قارونی مح، شیشه­ساز م (1393) بررسی تاثیر خواص مکانیکی بر توزیع تنش در اتصال چسبی تک­لبه تحت اثر گشتاور خمشی. بیست و دومین همایش سالانه بین­المللی مهندسی مکانیک ایران، اهواز، دانشگاه شهید چمران.
9
[10] احمدی­جو م، شیشه­ساز م (1393) بررسی توزیع تنش در یک اتصال تک لبه­ی کامپوزیتی بالانس نشده تحت کشش. بیست و دومین همایش سالانه بین­المللی مهندسی مکانیک ایران، اهواز، دانشگاه شهید چمران.
10
[11] عباس­زاده ح، شیشه­ساز م (1393) بررسی تاثیر برش عرضی در مقادیر تنش در یک اتصال چسبی تک­لبه تحت خمش. بیست و دومین همایش سالانه بین­المللی مهندسی مکانیک ایران، اهواز، دانشگاه شهید چمران.
11
[12] مطیع­قادر ح، لطفی ش، سید اسفهلان م (1389) مروری بر برخی از روش­های بهینه­سازی هوشمند. نشر دانشگاه آزاد اسلامی، شبستر.
12
ORIGINAL_ARTICLE
مدلهای ریاضی جدید مبتنی بر رویه تحلیل رگرسیون برای تنظیم بهینهی پارامترهای TMD
میراگر جرمی تنظیمشده (TMD) به عنوان یکی از استراتژیهای کنترل ارتعاشات سیستمهای مکانیکی و سازهای به طور گستردهای استفاده میشوند. تنظیم پارامترهای TMD نقش کلیدی در عملکرد آن دارد. در این مقاله مدلهای ریاضی جدیدی مبتنی بر رویه تحلیل رگرسیون برای تنظیم بهینه پارامترهای TMD در یک سیستم اصلی میرا تحت تحریک شتاب پایه از نوع اغتشاش سفید ارائه شدهاند. برای این منظور با بکارگیری الگوریتم جستجوی فاخته، یک پایگاه داده از مقادیر بهینه فرکانس و میرایی تنظیم TMD ایجاد و سپس مدلهایی مبتنی بر رویه تحلیل رگرسیون جهت تخمین پارامترهای بهینه TMD ارائه شده اند. کارائی مدلهای ریاضی ارائه شده با چندین مدل صریح ارائه شده توسط مراجع، با استفاده از آماره ضریب اطمینان مقایسه شده است. نتایج نشان میدهند که مدلهای ارائه شده ضمن سادگی، به دلیل داشتن خطای کمتر و همبستگی بیشتر، از دقت بالاتری نسبت به دیگر مدلهای ریاضی برخوردارند و در مقایسه با الگوریتمهای بهینه سازی مبتنی بر جستجو از کارایی و سادگی بالاتری برخوردارند و لذا میتوانند، بدون نیاز به محاسبات وقت گیر، به سهولت در کاربردهای مهندسی استفاده شوند. همچنین نتایج حاصل برای سیستم اصلی در معرض تحریک اغتشاش سفید فیلتر شده نشان میدهند که مقادیر پارامترهای بهینه TMD متاثر از فرکانس غالب تحریک نمیباشند. در انتها، کارائی مدلهای ریاضی پیشنهاده شده برای یک سازه در معرض زلزلههای مختلف نشان داده شده است.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_864_1af0ee1df112a788ca024ae55186984d.pdf
2016-12-21
59
75
10.22044/jsfm.2017.864
میراگرهای جرمی تنظیم شده
تنظیم بهینه
جستجوی فاخته
رویه تحلیل رگرسیون
مدلهای ریاضی
بهروز
کشتهگر
bkeshtegar@uoz.ac.ir
1
استادیار گروه مهندسی عمران، دانشگاه زابل، زابل، ایران
AUTHOR
صادق
اعتدالی
etedali@birjandut.ac.ir
2
استادیار گروه مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی بیرجند، بیرجند، ایران
LEAD_AUTHOR
[1] Datta TK (1996 (Control of dynamic response of structures. In: Indo-US symposium on emerging trends in vibration and noise engineering 1: 18-20.
1
[2] Ormondroyd J, Den Hartog J (1928) The theory of the dynamic vibration absorber. J Appl Mech-T ASME 50(7): 11-22.
2
[3] Den Hartog JP )1947) Mechanical vibrations. 3rd edn. McGraw-Hill, New York.
3
[4] Bishop RED, Welboum DB (1952) The problem of the dynamic vibration absorber. Engineering, London.
4
[5] Snowdon JC (1959) Steady-state behavior of the dynamic absorber. J Acoust Soc Am 31(8): 1096-103
5
[6] Falcon KC, Stone BJ, Simcock WD, Andrew C (1967) Optimization of vibration absorbers: A graphical method for use on idealized systems with restricted damping. J Mech Eng Sci 9(5): 374-81.
6
[7] Ioi T, Ikeda K (1978) On the dynamic vibration damped absorber of the vibration system. B JSME 21(151): 64-71.
7
[8] Warburton GB, Ayorinde EO (1980) Optimum absorber parameters for simple systems. Earthq Eng Struc Dyn 8(3): 197-217
8
[9] Ayorinde EO, Warburton GB (1980) Minimizing structural vibrations with absorbers. Earthq Eng Struc Dyn 8(3): 219-36
9
[10] Bapat VA, Kumaraswamy HV (1979) Effect of primary system damping on the optimum design of an untuned viscous dynamic vibration absorber. J Sound Vib 63(4): 469-74.
10
[11] Thompson AG (1980) Optimizing the un-tuned viscous dynamic vibration absorber with primary system damping: A frequency locus method. J Sound Vib 73(3): 469-72.
11
[12] Sadek F, Mohraz B, Taylor AW, Chung RM (1997). A method of estimating the parameters of tuned mass dampers for seismic applications. Earthq Eng Struc Dyn 26(6): 617-36.
12
[13] Warburton GB (1982) Optimum absorber parameters for various combinations of response and excitation parameters. Earthq Eng Struc Dyn 10(3): 381-401.
13
[14] Marano GC, Greco R, Chiaia B (2010) A comparison between different optimization criteria for tuned mass dampers design. J Sound Vib 329(23) :4880-90.
14
[15] Tsai HC, Lin GC (1993) Optimum tuned-mass dampers for minimizing steady state response of support-excited and damped systems. Earthq Eng Struc Dyn 22(11): 957-73.
15
[16] Bakre SV, Jangid RS (2007) Optimal parameters of tuned mass damper for damped main system. Structu Control Hlth 14(3): 448-70.
16
[17] Bandivadekar TP, Jangid RS (2013) Optimization of multiple tuned mass dampers for vibration control of system under external excitation. J Vib Control 19(12): 1854-71.
17
[18] Leung AYT, Zhang H (2009) Particle swarm optimization of tuned mass dampers. Eng Struct 31(3): 715-28.
18
[19] Salvi J, Rizzi E (2012) A numerical approach towards best tuning of tuned mass dampers In: Proc 25th Inter Conf noise Vib Eng (ISMA) 17: 2419-2434.
19
[20] Hadi MN., Arfiadi Y (1998) Optimum design of absorber for MDOF structures. J Struct Eng (ASCE) 124(11): 1272-80.
20
[21] Singh MP, Singh S, Moreschi LM (2002) Tuned mass dampers for response control of torsional buildings. Earthq Eng Struc Dyn 31(4): 749-69.
21
[22] Desu NB, Deb SK, Dutta A (2006) Coupled tuned mass dampers for control of coupled vibrations in asymmetric buildings. Structu Control Hlth 13(5): 897-916.
22
[23] Etedali S, Sohrabi MR, Tavakoli S (2013). An independent robust modal PID control approach for seismic control of buildings. J Civil Eng Urban 3(5): 279-291.
23
[24] Mohebbi M, Shakeli K, Ghanbarpour Y, Majzoub H (2013) Designing optimal multiple tuned mass dampers using genetic algorithms (GAs) for mitigating the seismic response of structures. J Vib Control 19(4): 605-25.
24
[25] Leung AYT, Zhang H, Cheng CC, Lee LL (2008) Particle swarm optimization of TMD by non‐stationary base excitation during earthquake. Earthq Eng Struc Dyn 37(9): 1223-46.
25
[26] Bekdaş G, Nigdeli SM (2011) Estimating optimum parameters of tuned mass dampers using harmony search optimization of Tuned Mass Damper Parameters. Eng Struc 33(9): 2716-23.
26
[27] Farshidianfar A, Soheili S (2013) Ant colony optimization of tuned mass dampers for earthquake oscillations of high-rise structures including soil–structure interaction. Soil Dyn Earthq Engi 51: 14-22.
27
[28] Yang XS, Deb S (2009) Cuckoo search via Lévy flights. The world cong on nature and biologically inspired computing (NaBIC)-IEEE pp. 210-214.
28
[29] Yang XS, Deb S (2013) Cuckoo search: recent advances and applications. Neural Comput Appl 24(1): 169-74.
29
[30] Civicioglu P, Besdok EA (2013) A conceptual comparison of the Cuckoo-search, particle swarm optimization, differential evolution and artificial bee colony algorithms. Artif Intell Rev 39(4): 315-346.
30
[31] Yang XS, Deb S (2013) Multi objective cuckoo search for design optimization. Comput Oper Res 40(6): 1616-24.
31
[31] Yang XS, Deb S (2010) Engineering optimization by cuckoo search. Int J Math Model Numer Optim, 1(4): 330-343.
32
[32]Gandomi AH, Yang XS, Alavi AH (2013) Cuckoo search algorithm: a metaheuristic approach to solve structural optimization problems. Eng Comput 29(1): 17-35.
33
[33] Gandomi AH, Talatahari S, Yang XS, Deb S (2013) Design optimization of truss structures using cuckoo search algorithm. Struct Des Tall Spec 22(17): 1330-49.
34
[34] Kaveh A, Bakhshpoori T (2013) Optimum design of steel frames using cuckoo search algorithm with Lévy flights. Struct Des Tall Spec 54(3) :185-8.
35
[35] Etedali S, Tavakoli S, Sohrabi MR (2016) Design of a decoupled PID controller via MOCS for seismic control of smart structures. Earthq Struct 10(5): 1067-87.
36
[36] Zamani AA, Tavakoli S, Etedali S (2016) Control of piezoelectric friction dampers in smart base-isolated structures using self-tuning and adaptive fuzzy proportional–derivative controllers. J Intell Mater Syst Struct.
37
[37] Rajabioun R (2011) Cuckoo Optimization Algorithm. Appl Soft Comput 11(8): 5508-18
38
[38] Valian E, Tavakoli S, Mohanna S, Haghi A (2013) Improved cuckoo search for reliability optimization problems. Comput Ind Eng 64(1): 459-68.
39
[39] Keshtegar B, Miri M (2014) Reliability analysis of corroded pipes using conjugate HL–RF algorithm based on average shear stress yield criterion. Eng Fail Anal 46:104-17.
40
[40] Kanai K (1957) Semi-empirical formula for the seismic characteristics of the ground. Bull Earthq Res Ins (BERI) 35: 309-325.
41
[41] Tajimi H (1960) A statistical method of determining the maximum response of a building structure during an earthquake. Proc 2nd World Conf Earthq Eng (2WCEE) 11: 781-798.
42
[42] محبیم، شاکری ک، مجذوب ح (1391) روشی بر پایه استفاده از الگوریتم ژنتیک برای طراحی بهینهی میراگر جرمی تنظیمشدهی چندگانه تحت ارتعاش زلزله. فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی عمران مدرس 138-71 :(1)12.
43
ORIGINAL_ARTICLE
بهبود دینامیک خودرو به روش کنترل مقاوم توسعه دادهشده
در این مقاله، بهبود پایداری خودرو بر اساس ترمزهای تفاضلی و با استفاده از یک منطق کنترل مقاوم توسعه دادهشده مورد توجه قرارگرفته است. سیستم ترمزی خودرو درصورتیکه بهصورت تفاضلی عمل نماید، میتواند، بهواسطه لختی خودرو در حال حرکت، گشتاورهای قابل توجهی را تولید نماید و در شرایط اضطراری که خودرو در حال انحراف و از دست دادن پایداری است، مؤثر واقع گردد؛ لذا طراحی سیستم کنترلی به دو سطح بالا برای تولید گشتاور مورد نیاز و سطح پایین جهت اختصاص گشتاورهای ترمزی به هر چرخ شکل میگیرد. در سطح بالا، طراحی کنترلکننده توسط تئوری فیدبک کمی توسعه دادهشده صورت میپذیرد. مبانی این کنترلکننده طوری است که با استفاده از مدل خطی خودرو، تمامی عدم قطعیتهای موجود را مورد مطالعه قرار داده و سپس با استفاده از روش تاگوچی، تأثیرگذارترین پارامترها تعیین میشوند و پس از آن بهوسیله یک پیش فیلتر و جبران ساز، کنترل مدل غیر خطی انجام میگیرد. پس از تولید گشتاور تصحیح، گشتاورهای ترمزی توسط یک سری قوانین ساده تولید و به خودرو معرفی میشوند. جهت شبیهسازی جامع دینامیک خودرو از نرمافزار کارسیم، استفاده شده است. برای تصریح عملکرد مناسب کنترل مقاوم، یک مانور موج سینوسی برای جاده با اصطکاک پایین نیز در نظر گرفته میشود تا کارابودن بودن منطق مورد استفادهشده نشان داده شود.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_920_2ab7eff2b53d41fa5d73744a6412390a.pdf
2016-12-21
77
90
10.22044/jsfm.2017.920
کنترل پایداری خودرو
تئوری فیدبک کمی توسعه داده شده
ترمز تفاضلی
گشتاور ترمزی
مسعود
گوهری منش
masoud_gohari@yahoo.com
1
دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
AUTHOR
علی اکبر
اکبری
akbari@um.ac.ir
2
دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
LEAD_AUTHOR
[1] Shibahata Y, Shimada K, Tomari T (1993) Improvement of vehicle maneuverability by direct yaw moment control. Vehicle Syst Dyn 22(5-6): 465-481
1
[2] Abe M, Ohkubo N, Kanoh Y (1994) Effects of direct yaw moment control on active safety of vehicle handling. Ingénieurs de l'automobile (692): 53-56
2
[3] Van Zanten A, Erhardt R, Pfaff G (1995) The vehicle dynamics control system of Bosch. in International Congress & Exposition. SAE: Detroit, MI, USA.
3
[4] Nagai M, Hirano Y, Yamanaka S (1997) Integrated control of active rear wheel steering and direct yaw moment control. Vehicle Syst Dyn 27(5-6): 357-370
4
[5] Tahami F, Farhangi S, Kazemi R (2004) A fuzzy logic direct yaw-moment control system for all-wheel-drive electric vehicles. Vehicle Syst Dyn 41(3): 203-221
5
[6] Bin L, Daofei L, Fan Y (2007) Vehicle yaw stability control using the fuzzy-logic controller. in Vehicular Electronics and Safety. Vehicular Electronics and Safety, 2007. ICVES. IEEE International Conference on, Beijing.
6
[7] Wei Z, Guizhen Y, Jian W, Tianshu S, Xiangyang X (2009) Self-tuning fuzzy PID applied to direct yaw moment control for vehicle stability. in Electronic Measurement & Instruments, 2009. ICEMI'09. 9th International Conference on IEEE.
7
[8] Yoshioka T, Adachi T, Butsuen T, Okazaki H, Mochizuki H (1999) Application of sliding-mode theory to direct yaw-moment control. JSAE Review 20(4): 523-529.
8
[9] Esmailzadeh E, Goodarzi A, Vossoughi GR (2003) Optimal yaw moment control law for improved vehicle handling. Mechatronics 13(7): 659-675.
9
[10] Yoo S, You S-H, Jo J, Kim D, Lee K I (2006) Optimal integration of active 4 wheel steering and direct yaw moment control. IFAC Proceedings Volumes 39(12): 603-608.
10
[11] Mashadi B, Goharimanesh M, Gharib MR, Majidi M (2010) Quantitative feedback theory controller design for vehicle stability enhancement. in ASME 2010 10th Biennial Conference on Engineering Systems Design and Analysis, ESDA2010, July 12, 2010 - July 14, 2010. Istanbul, Turkey: American Society of Mechanical Engineers
11
[12] Horowitz I (1982) Quantitative feedback theory. IEE Proc-D 129(6): 215-226
12
[13] Clough BT, Horowitz I, Houpis C (1986) Robust control design for a short take-off and landing (STOL) aircraft using quantitative feedback theory. in Proceedings of the IEEE 1986 National Aerospace and Electronics Conference, NAECON 1986. Dayton, OH, USA: IEEE.
13
[14] Houpis CH (1987) Quantitative feedback theory (QFT)-technique for designing multivariable control systems. in AFWAL-TR-86-3107. DTIC Document.
14
[15] Wang G, Horowitz I, Wang S, Chen C (1988) A control design for a tracked vehicle with implicit nonlinearities using quantitative feedback theory. in Decision and Control, 1988., Proceedings of the 27th IEEE Conference on IEEE.
15
[16] Hamilton S, Horowitz I, Houpis CH (1989) QFT digital controller for an unmanned research vehicle (URV). in Proceedings of the 1989 American Control Conference, June 21, 1989 - June 23, 1989. Pittsburgh, PA, USA: Publ by IEEE.
16
[17] Chait Y, Yaniv O (1993) Multi‐input/single‐output computer‐aided control design using the quantitative feedback theory. Int J Robust Nonlin 3(1): 47-54.
17
[18] Borghesani C, Chait Y, Yaniv O (1994) Quantitative Feedback Theory Toolbox for Use with MATLAB®: User's Guide. MathWorks, Incorporated.
18
[19] Nataraj PSV (1994) A MATLAB toolbox for QFT-Based synthesis of linear. nonlinear lumped and linear distributed systems. in Computer-Aided Control System Design,. Tucson, AZ , USA IEEE.
19
[20] Nordgren R, Nwokah O, Franchek M (1994) New formulations for quantitative feedback theory. Int J Robust Nonlin 4(1): 47-64.
20
[21] Henderson DK, Hess RA (1997) Approximations for quantitative feedback theory designs. J Guid Control Dynam 20(4): 828-831.
21
[22] Chen W, Balance DJ (1998) Automatic loop-shaping in QFT using genetic algorithms. in Proc. of 3rd Asia-Pacific Conf. on Cont. & Meas.
22
[23] Slicker JM, Loh RNK (1996) Design of robust vehicle launch control system. IEEE T Contr Syst T 4(4): 326-335.
23
[24] Thompson DF, Kremer GG (1999) Parametric model development and quantitative feedback design for automotive torque converter bypass clutch control. Professional Engineering Publishing Ltd.
24
[25] Liberzon A, Rubinstein D, Gutman PO (2001) Active suspension for single wheel station of off-road track vehicle. Int J Robust Nonlin 11(10): 977-999.
25
[26] Rajapakse NI, Happawana GS, Hurmuzlu Y (2007) Suppression of heavy-truck driver-seat vibration using sliding-mode control and quantitative feedback theory. P I Mech Eng I-J Sys 221(5): 769-779.
26
[27] Zapateiro M, Pozo F, Karimi HR, Luo N (2011) Semiactive control methodologies for suspension control with magnetorheological dampers. IEEE-ASME T Mech 17(2): 370-380.
27
[28] Zhang J, Kim J, Xuan D, Kim Y (2011) Design of Active Front Steering (AFS) system with QFT control. Int J Comput Appl T 41(3-4): 236-245.
28
[29] Meng L, Diao F (2012) QFT fractional-order controllers for unstable plants with only one unstable pole. in Control Conference (CCC), 2012 31st Chinese IEEE.
29
[30] Garcia-Sanz M, Houpis CH, (2012) Wind energy systems: Control engineering design. CRC Press.
30
[31] Goodarzi A, Esmailzadeh E (2003) Direct yaw moment controller design for vehicle dynamic control system. in IASTED Int. Conf., Canada.
31
[32] Riekert P, Schunck TE (1940) Zur Fahrmechanik des gummibereiften Kraftfahrzeugs. Arch Appl Mech 11(3): 210-224.
32
[33] Pacejka H, (2005) Tyre and Vehicle Dynamics. 642: Elsevier.
33
[34] CARSIM. Available from: http://www.carsim.com/.
34
[35] Benekohal R, Treiterer J (1988) CARSIM: Car-following model for simulation of traffic in normal and stop-and-go conditions. Transportation Research Record (1194).
35
[36] Goharimanesh M, Akbari AA (2015) Optimum parameters of nonlinear integrator using design of experiments based on Taguchi method. J Appl Mech-T ASME 46(2): 233-241
36
[37] Goharimanesh M, Akbari AA, Akbarzadeh AR (2014) More efficiency in fuel consumption using gearbox optimization based on Taguchi method. J Ind Eng Int 10(2): 1-8.
37
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی تجربی و عددی اثر تنش پسماند جوشکاری بر فرکانس های طبیعی
فرآیند ساخت، باعث بوجود آمدن تنشپسماند در سازه ها می شود. فرآیندهایی چون جوشکاری نیز در بوجود آمدن این تنشها دخیل بوده و بنا به کاربرد، میتوانند مفید یا مضر باشند. برای اندازهگیری تنشپسماند غالبا باید از تستهای پرهزینه و زمانبر بهره جست، این درحالیاست که تستمودال بسیار کمهزینه و سریع میباشد. در مواردی که تغییرات دقیق تنش مدنظر نبوده و تنها تغییرات کیفی آن موردنظر است، تستمودال جایگزین مناسبی برای تستهای اندازهگیری تنشپسماند میباشد. در مقاله حاضر، ابتدا قطعه آلومینیومی تحت آنالیزمودال تجربی قرار گرفته، سپس قطعات جوشکاریشده تحت تستمودال قرار میگیرند و فرکانس های طبیعی قبل و بعد از جوشکاری مقایسه میشوند. لازم بذکر است، تست مودال تجربی بوسیله روابط اولر-برنولی صحتسنجی شده است. علاوه بر آنالیزمودال تجربی، مدلسازی عددی فرآیند جوشکاری نیز صورت پذیرفته و علاوه بر صحتسنجی شبیهسازی فرآیند، نتایج عددی با نتایج تجربی مقایسه شدهاند. مشاهده میشود جوشکاری موجب سختشدن قطعه شده و فرکانسهای طبیعی سازه را افزایش میدهد. این سختی محلی تمامی فرکانسهای طبیعی قطعه را حدود 2 درصد افزایش داده که این بررسی توسط تحلیل عددی نیز صورت پذیرفته است. در این مقاله به بررسی کمی اثر تنشپسماند ناشی از جوشکاری برروی تغییرات فرکانسهای طبیعی قطعه حاضر پرداخته میشود. از مقایسه فرکانسهای طبیعی سازه میتوان به وجود تنشپسماند پیبرد و تغییر فرکانس بوجود آمده را با تنشپسماند ایجاد شده مرتبط دانست.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_914_77f78d62544186e13f2527f1acb7c8fb.pdf
2016-12-21
91
101
10.22044/jsfm.2017.914
تنشپسماند
جوشکاری
آنالیزمودال تجربی
فرکانس طبیعی
مدلسازی عددی جوشکاری
امیرحسین
مجیدی راد
majidyamirhossein@yahoo.com
1
کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران
LEAD_AUTHOR
علی اصغر
جعفری
ajafari@kntu.ac.ir
2
استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران
AUTHOR
[1] Friedman E (1975) Thermomechanical analysis of the welding process using the finite element method. J Press Vess-T ASME 97(3): 206-213.
1
[2] Qu L, Wei F, Huang J, Zhoa H (2013) Numerical Modal analysis for influence of initial deflection and residual stress on welded I-steel beam. JWRHE.
2
[3] Aykan M, Nevzat Ozguven H (2013) Topics in modal analysis, volume 7: proceedings of the 31st imac, a conference on structural dynamics. Conference Proceedings of the Society for Experimental Mechanics Series 45.
3
[4] Lira de Brito V, Pena AN, Pimentel RL, Vital de Brito JL (2014) Modal tests and model updating for vibration analysis of temporary grandstand. Adv Struct Eng 17(5): 721-734.
4
[5] Narayana KL, Jebaraj C (1999) Sensitivity analysis of local/global modal parameters for identification of a crack in a beam. J Sound Vib 228(5): 977-994.
5
[6] Husain NA (2011) Detection of damage in welded structure using experimental modal data. 9th International Conference on Damage Assessment of Structures (DAMAS 2011), Journal of Physics: Conference Series 305: 012120.
6
[7] Abdul Rani MN (2011) Model updating for a welded structure made from thin steel sheets. Appl Mech Mater 70: 117-122.
7
[8] Hu B, Richardson IM (2006) Mechanism and possible solution for transverse solidification cracking in laser welding of high strength aluminum alloys. Mater Sci Eng A 429: 287-294.
8
[9] Rao SS, Yap FF (1995) Mechanical vibrations. Vol. 4, Addison-Wesley, New York.
9
[10] Arthur WL (1969) Vibration of plates. NASA Pub.
10
[11] ASM handbook (1993) Properties and Selection nonferrous alloys and special –purpose materials. Vol. 2.
11
[12] Syahroni N, Hidayat MIP (2012) Numerical simulation – from theory to industry. Chapter 24, 3D finite element simulation of T-joint fillet weld: Effect of various welding sequences on the residual stresses and distortions. 585-588.
12
[13] Rao SS (2007) Vibration of continuous systems. Wiley.
13
[14] Yang YP, Jung G, Yancey R (2005) Finite Element modeling of vibration stress relief after welding. American Society of Materials.
14
[15] Ewins DJ (2000) Modal testing: theory, practice and application. Vol. 2, Research studies press Baldock.
15
[16] Sasaki K, Kishida M, Itoh T (1997) The Accuracy of residual stress measurement by the hole-drilling method. Exp Mech 37(3).
16
[17] Kong F, Kovacevic R (2010) 3D finite element modeling of the thermally induced residual stress in the hybrid laser/arc welding of lap joint. J Mater Process Tech 210(6): 941-950.
17
[18] Shiquan S, Huandong X, Lihai W (2011) The Application of modal analysis in hole-defect in lumber. Key Eng Mat 467-469: 1776-1780.
18
[19] Sun W (2009) Current capabilities of the thermo-mechanical modeling of welding processes. J Multiscale Modelling 01(03n04): 451-478.
19
[20] Khandkar H, Khan JA, Reynolds AP, MA Sutton (2006) Predicting residual thermal stresses in friction stir welded metals. J Mater Process Tech 174: 195-203.
20
[21] Zhu XK, Chao YJ (2002) Effects of temperature-dependent material properties on welding simulation. Comput Struct 80: 967-976.
21
[22] Fanous IFZ, Younan MYA, Wifi AS (2003) 3D Finite element modeling of the welding process using element birth and element movement techniques. ASME 2002 Pressure Vessels and Piping Conference: American Society of Mechanical Engineers 165-172.
22
[23] Chao YJ, Qi X, Tang W (2003) Heat Transfer in friction stir welding—experimental and numerical studies. J Manuf Sci E-T ASME 125: 138-145.
23
[24] Schellhaase M (1985) Der schweisslichtbogen ein technologisches werkzeug. VEB Verlag Technick (DVS), Berlin.
24
[25] Radaj D (1992) Heat effects of welding. Springer-Verlag.
25
[26] Murugan N, Narayanan R (2009) Finite element simulation of residual stresses and their measurement by contour method. Mater Design 30: 2067-2071.
26
[27] Aoki S, Nishimura T, Hiroi T, Hirai S (2007) Reduction method for residual stress of welded joint using harmonic vibrational load. Nucl Eng Des 237: 206-212.
27
[28] Buschow KHJ, Cahn RW (2005) Residual stresses and distortion in welds, encyclopedia of materials: Science and Technology. Elsevier.
28
ORIGINAL_ARTICLE
کمانش صفحات ویسکو الاستیک ضخیم با استفاده از روش نوار محدود و تئوری برشی مرتبه سوم
در این مقاله نحوه تغییرات بار بحرانی ورق های ویسکو الاستیک به روش نوار محدود بررسی میشود. خاصیت ویسکو الاستیسیته باعث تغییر پارامترهایی مثل مدول الاستیسیته مواد در طول زمان بارگذاری میشود. در مقاله پیش رو خاصیت ویسکو الاستیسیته به کمک سری پرونی مدل شده و روش نوار محدود بر آن بازنویسی گردیده است. پس از آن به کمک روش جداسازی زمانی رابطه کار مجازی در بازههای زمانی کوچک تقریب زده شده و مسأله به صورت یک مسأله مقادیر اولیه آنالیز میگردد به گونهای که پاسخهای بدست آمده در هر زمان به پاسخهای زمان قبل وابسته خواهد بود. پس از آن رابطه کار مجازی برای نیروهای درون صفحه بازنویسی شده و به کمک آن مسأله کمانش ورقها بررسی شده است. بار کمانشی ورقها به کمک یک روند غیر خطی در زمانهای مختلف برآورد شده و نتایج آن در زمان اولیه با پاسخهای ماده الاستیک مقایسه شده است. در ادامه اثرات تغییر ضخامت، ابعاد ورق و بارگذاری دو محوره نیز مورد بررسی قرار گرفته است.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_921_0ffc850065fd511c0bbd8a68abe16404.pdf
2016-12-21
103
124
10.22044/jsfm.2017.921
صفحات ویسکو الاستیک
کمانش
صفحات ضخیم
تئوری برشی مرتبه سوم
روش نوار محدود
حسین
عموشاهی
h.amoushahi@eng.ui.ac.ir
1
استادیار، دانشکده مهندسی عمران و حمل و نقل، دانشگاه اصفهان
LEAD_AUTHOR
[1] Christensen RM (1982) Theory of viscoelasticity (2nd edn). Academic Press, New York.
1
[2] Akoz Y, Kadioglu F (1999) The mixed finite element method for the quasi-static and dynamic analysis of viscoelastic Timoshenko beams. Int J Numer Meth Eng 44: 1909-1923.
2
[3] Chen Q, Chan YW (2000) Integral finite element method for dynamical analysis of elastic-viscoelastic composite structures. Comput Struct 74: 51-64.
3
[4] Palfalvi A (2008) A comparison of finite element formulations for dynamics of viscoelastic beams. Finite Elem Anal Des 44: 814-818.
4
[5] Johnson AR, Tessler A, Dambach M (1997) Dynamics of thick viscoelastic beams. J Eng Mater-T ASME 119: 273-278.
5
[6] Ranzi G, Zona A (2007) A steel–concrete composite beam model with partial interaction including the shear deformability of the steel component. Eng Struct 29: 3026-3014.
6
[7] Sheng DF, Cheng CJ (2004) Dynamical behavior of nonlinear viscoelastic thick plates with damage. Int J Solids Struct 41: 7287-7308.
7
[8] Hatami S, Ronagh HR, Azhari M (2008) Exact free vibration analysis of axially moving viscoelastic plates. Comput Struct 86: 1738-1746.
8
[9] Jin G, Yang C, Liu Z (2016) Vibration and damping analysis of sandwich viscoelastic-core beam using Reddy’s higher-order theory. Compos Struct 140: 390-409.
9
[10] Ready JN (1985) A simple higher order theory for laminated composite plates. J Appl Mech-T ASME 51: 745-752.
10
[11] Reddy JN, Phan ND (1985) Stability and vibration of isotropic, orthotropic and laminated plates according to a higher order shear deformation theory. J Sound Vib 98(2): 157-170.
11
[12] Bradford MA, Azhari M (1995) Buckling of plates with different end conditions using the finite strip method. Comput Struct 56: 75-83.
12
[13] Amoushahi H, Azhari M (2009) Buckling of composite FRP structural plates using the complex finite strip method. Compos Struct 90: 92-99.
13
[14] Jafari N, Azhari M, Heidarpour A (2011) Local buckling of thin and moderately thick variable thickness viscoelastic composite plates. Struct Eng Mech 40(6): 783-800.
14
[15] Jafari N, Azhari M, Heidarpour A (2012) Local buckling rectangular viscoelastic composite plates. Accepted in Mech Adv Mater Struc.
15
[16] Amoushahi H, Azhari M (2013) Static analysis and buckling of viscoelastic plates by a fully discretized nonlinear finite strip method using bubble functions. Compos Struct 100: 205-217.
16
[17] Amoushahi H, Azhari M (2014) Static and instability analysis of moderately thick viscoelastic plates using a fully discretized nonlinear finite strip formulation. Compos Part B-Eng 56: 222-231.
17
[18] Amoushahi H, Azhari M, Heidarpour A (2015) A fully discretised nonlinear finite strip formulation for prebuckling and buckling analyses of viscoelastic plates subjected to time-dependent loading. Mech Adv Mater Struc 22(8): 655-669.
18
[19] Szilard R (2004) Theories and applications of plate analysis. John Wiley & Sons.
19
[20] Lai J, Bakker A (1996) 3-D Schapery representation for non-linear viscoelasticity and finite element implementation. Comput Mech 18: 182-191.
20
[21] Zenkour AM (2004) Buckling of fiber-reinforced viscoelastic composite plates using various plate theories. J Eng Math 50: 75-93.
21
ORIGINAL_ARTICLE
تحلیل دقیق ارتعاش آزاد ورقهای قطاعی کوپل شده با لایه پیزوالکتریک با بکارگیری تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول
در این تحقیق، ارتعاش آزاد ورقهای قطاعی ایزوتروپیک کوپل شده با لایه پیزوالکتریک بر مبنای تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. معادلات دیفرانسیل حاکم بر رفتار دینامیکی ورقهای قطاعی کوپل شده با لایه پیزوالکتریک با بکارگیری اصل همیلتون و معادله الکترواستاتیکی ماکسول بدست آمده است. معادلات دیفرانسیل کوپل حاکم بر ورق مرکب مرتعش، با بکارگیری روش جداسازی متغیرها و توابع پتانسیل کمکی ،حل می گردند. اعتبار روش حل دقیق ارائه شده در این مقاله، با نتایج ارائه شده در مراجع مورد ارزیابی و تایید قرار گرفته است. با استفاده از نتایج عددی، تاثیر زاویه بازشدگی ورق قطاع ، نسبت ضخامت به شعاع ورق زمینه ، نسبت شعاع داخلی به شعاع خارجی ورق زمینه ، نسبت ضخامت لایه پیزوالکتریک به ضخامت ورق زمینه و شرایط مرزی مختلف روی فرکانس طبیعی ورق قطاعی مرتعش کوپل شده با لایه های پیزوالکتریک بدست آمده است. همچنین در مورد میزان، نحوه و شرایط اثر گذاری هر پارامتر بر روی فرکانس طبیعی سازه بحث و بررسی شده است.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_922_5a344d91bc90ba7bfc8b921d161e9871.pdf
2016-12-21
125
138
10.22044/jsfm.2017.922
حل دقیق
ارتعاش آزاد
ورقهای قطاعی
پیزوالکتریک
تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول
کوروش
خورشیدی
k-khorshidi@araku.ac.ir
1
استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک، ایران
LEAD_AUTHOR
سعید
عنصری نژاد
ali290.bakhsheshy@yahoo.com
2
دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک، ایران
AUTHOR
[1] Ding H, Xu R, Chi Y, Chen W (1999) Free axisymmetric vibration of transversely isotropic piezoelectric circular plates. Int J Solids Struct 36: 4629-4652.
1
[2] Wang Q, Quek ST, Sun CT, Liu X (2001) Analysis of piezoelectric coupled circular plate. Smart Mater Struct 10: 229-239.
2
[3] Liu X, Wang Q, Quek ST (2002) Analytical solution for free vibration of piezoelectric coupled moderately thick circular plates. Int J Solids Struct 39: 2129-215.
3
[4] Hosseini-Hashemi Sh, Es’haghi M, Rokni-Damavandi H, (2010) An exact analytical solution for freely vibrating piezoelectric coupled circular/anuular thick plates using Reddy plate theory. Compos Struct 92(6): 1333-1351.
4
[5] Hosseini-Hashemi Sh, Khorshidi K, Es’haghi M, Fadaee M, Karimi M (2012) On the effects of coupling between in-plane and out-of-plane vibrating modes of smart functionally graded circular/annular plates. Appl Math Model 36(3): 1132-1147.
5
[6] Khorshidi K, Rezaei E, Ghadimi AA, Pagoli M, (2015) Active vibration control of circular plates coupled with piezoelectric layers excited by plane sound wave. Appl Math Model 39(3): 1217-1228.
6
[7] Duan WH, Quek ST, Wang Q (2005) Free vibration analysis of piezoelectric coupled thin and thick annular plate. J Sound Vib 281: 119-139.
7
[8] Liu CF, Chen TJ, Chen YJ (2008) A modified axisymmetric finite element for the 3-D vibration analysis of piezoelectric laminated circular and annular plates. J Sound Vib 309: 794-804.
8
[9] Deresiewicz H, Mindlin RD (1955) Axially symetric flexural vibration of circular disk. J Appl Mech-T ASME 22: 86-88.
9
[10] Sony SR, Amba-Rao CL (1975) On radially symmetic vibration orthotropic non-uniform disc including shear deformation. J Sound Vib 42: 100-124.
10
[11] Cheung YK, Kwok WL (1975) Dynamic analysis of circular and sector thick layered plates. J Sound Vib 42: 147-158.
11
[12] Venkatesan R, Kunukkasseril VX (1978) Free vibration of layered circular plate. J Sound Vib 60: 511-534.
12
[13] Guruswamy P, Yung TY (1979) A sector element for dynamic analysis of thick plate. J Sound Vib 62: 505-516.
13
[14] Rao SS, Prasad AS (1975) vibration of annular plate including the effect of rotatory inertia Transverse shear deformation. J Sound Vib 42: 305-324.
14
[15] Irie T, Yamada G, Takagi T (1982) Natural frequencies of thick annular plate. J Appl Mech-T ASME 49: 633-638.
15
[16] Huang CS, McGee OG, Leissa AW (1994) Exact analytical solutions for free vibrations of thick sectorial plates with simply supported radial edges. Solids Struct 31(11): 1609-1631.
16
[17] Liu FL, Liew KM (1999) Free vibration analysis of thin sector plates by the new version of differential quadrature method. Comput Meth Appl Mech Eng 177(1): 77-92.
17
[18] Qiang LY, Jian L (2007) Free vibration analysis of circular and annular sectorial thin plates using curve strip Fourier P-element. J Sound Vib 305(3): 457-466.
18
[19] Huang CS, Ho KH (2004) Ananalytical solution for vibrations of a polarly orthotropic Mindlin sectorial plate with simply supported radial edges. J Sound Vib 273(1): 277-294.
19
[20] McGee OG, Huang CS, Leisaa AW (1995) Comprehensivexact solutions for free vibrations of thick annular sectorial plates with simply supported radial edges. Mech Sci 37(5): 537-566.
20
[21] Nie GJ, Zhong Z (2008) Vibration analysis of functionally graded annular sectorial plates with simply supported radial edges. Compos Struct 84(2): 167-176.
21
[22] Aghdam MM, Mohammadi M, Erfanian V (2007) Bending analysis of thinannular sector plates using extended Kantorovich method. Thin-Walled Struct 45(12): 983-990.
22
[23] Reissner E (1985) Reflections on the theory of elastic plates. Appl Mech Rev 38: 1453-1464.
23
[24] Nosier A, Yavari A, Sarkani S (2001) A study of the edge-zone equation of Mindlin–Reissner plate theory in bending of laminated rectangular plates. Acta Mech 146: 227-238.
24
[25] Khorshidi K, Fallah A (2016) Buckling analysis of functionally graded rectangular nano-plate based on nonlocal exponential shear deformation theory. Int J Mech Sci 113: 94-104.
25
[26] Khorshidi K, Asgari T, Fallah A (2015) Free vibrations analysis of functionally graded rectangular nano-plates based on nonlocal exponential shear deformation theory. Mech Adv Compos Struct 2(2): 79-93.
26
[27] Khorshidi K, Khodadadi M (2016) Precision closed-form solution for out-of-plane vibration of rectangular plates via trigonometric shear deformation theory. Mech Adv Compos Struct 3(1): 31-43.
27
[28] Leissa AW, Qatu MS (2011) Vibrations of continuous systems. McGraw-Hill, New York.
28
[29] Jalili N (2009) Piezoelectric-based vibration control: From macro to micro/nano scale systems. Springer Science & Business Media.
29
ORIGINAL_ARTICLE
تحلیل فروریزش محوری و مایل پوسته های مخروطی توخالی و تقویت شده با فوم تحت شرایط مرزی گیردار
در این تحقیق به بررسی تجربی و عددی جذب انرژی و تغییرشکل لولههای جدارنازک مخروطی تحت بارگذاری محوری و مایل پرداخته شده است. هدف از انجام این تحقیق بررسی اثر تغییرشکل هندسی برای لوله های مخروطی گیردار بر میزان جذب انرژی و بررسی اثر فوم درون آن برای جذب انرژی بیشتر ناشی از برخورد محوری و مایل است. در بخش تجربی، ابتدا لوله های از جنس آلومینیوم به صورت توخالی و توپر با فوم پلی یورتان تهیه شد و سپس آزمایش های شبه استاتیکی با نرخ بارگذاری ثابت بر روی نمونه ها انجام گرفت و دیاگرام نیرو-جابه جایی در هر آزمایش اندازه گیری شد. در بخش عددی، شبیه سازی پدیده فروریزش محوری و مایل بر مقاطع جدارنازک با نرم افزار اباکوس صورت گرفت. مقایسه نتایج تجربی و شبیهسازی نشان میدهد مدل ارائهشده روش مناسبی برای تعیین پاسخ فروریزش و تعیین نمودار نیرو- جابه جایی فراهم میکند. تأثیر پارامترهای موثر بر عملکرد جاذب انرژی مخروطی توخالی و تقویتشده با فوم پلییورتان با استفاده از مدل عددی بررسی میشود که پارامترهای مهم شامل ضخامت دیواره و زاویه نیم رأس است. در ادامه تحقیق برای بررسی اثر سرعت بر پاسخ دینامیکی از نسبت انرژی جذبشده در بارگذاری دینامیکی به انرژی جذب شده در بارگذاری شبه استاتیک استفاده می شود.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_862_073d952200c72dd70233bd471a0439e5.pdf
2016-12-21
139
159
10.22044/jsfm.2017.862
لولههای مخروطی گیردار
برخورد محوری و مایل
جذب انرژی
روش اجزاء محدود
سجاد
آذرخش
sajad_azarakhsh@yahoo.com
1
باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد اراک، دانشگاه آزاد اسلامی، اراک، ایران
LEAD_AUTHOR
علی
قمریان
ali_ghamarian@yahoo.com
2
باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
AUTHOR
حسین
خدارحمی
hkhdrhmi@ihu.ac.ir
3
دانشیار مهندسی مکانیک، دانشگاه جامع امام حسین (ع)
AUTHOR
[1]Shakeri M, Mirzaeifar R, Salehghaffari S (2007) New insights into the collapsing of cylindrical thin-walled tubes under axial impact load. P I Mech Eng C-J Mec 221(8): 869-885.
1
[2] Gupta NK, Mohamed Sheriff N, Velmurugan R (2008) Analysis of collapse behaviour of combined geometry metallic shells under axial impact. Int J Impact Eng 35: 731-741
2
[3] Ahmad Z, Thambiratnam DP, Tan ACC (2010) Dynamic energy absorption characteristics of foam filled conical tubes under oblique impact loading. Int J Impact Eng 37(5): 475-488.
3
[4] Victor IR (2006) Elastic–plastic response of structural foams subjected to localized static loads. Mater Design 27: 947-954.
4
[5] Azarakhsh S, Rahi A, Ghamarian A (2016) Experimental and numerical investigation of crushing of brass cylindrical tubes. J Fluids Struct Mech 6(2): 181-196. (In Persian)
5
[6] Azarakhsh S, Rahi A, Ghamarian A, Motamedi H (2015) Axial crushing analysis of empty and foam-filled brass bitubular cylinder tubes. Thin Wall Struct 95(3): 60-72.
6
[7] Azarakhsh S, Ghamarian A (2017) Collapse behavior of thin-walled conical tube clamped at both ends subjected to axial and oblique loads. Thin Wall Struct 112: 1-11.
7
[8] Aktay L, Toksoy AK, Guden M (2006) Quasi-static axial crushing ofextruded polystyrene foam- filled thin-walled aluminum tubes: Experimental and numerical analysis. Mater Design 27: 556-65.
8
[9] Hanssen AG, Langseth M, Hopperstad OS (2000) Static and dynamic crushing of circular aluminium extrusions with aluminium foam fille. Int J Impact Eng 24: 475-507.
9
[10] Chun-ji Z, Yi F, Xue-bin Z (2010) Mechanical properties and energy absorption properties of aluminum foam-filled square tubes. Trans Nonferrous Met Soc China 20: 1380-1386.
10
[11] Ghamarian A, Abadi MT (2011) Axial crushing analysis of end-capped circular tubes. Thin Wall Struct 49: 743-752.
11
[12] Ghamarian A, Zarei HR, Abadi MT (2011) Experimental and numerical crashworthiness investigation of empty and foam-filled end-capped conical tubes. Thin Wall Struct 49: 1312-1319.
12
[13] Thinvongpituk C, Chomkwah V (2010) Experimental and numerical studies on the behavior of cylindrical and conical shells with varying thickness along the length subjected to axia compression. 10(4): 92-100.
13
[14] Ghamarian A, Zarei HR (2012) Crashworthiness investigation of conical and cylindrical end-capped tubes under quasi static crash loading. Int J Crashworthiness 17: 19-28.
14
[15] Dadrasi A (2008) Numerical and experimental study on effect of rectangular cutout on buckling load of steel conical shells. 17th ISME conference, Tehran. (In Persian)
15
[16] Tajdari M, Azimi M, Khoram M, Eskandari Jam J (2011) Experimental and numerical studies on the behavior of cylindrical shells with triangular cutout subjected to axial compression. Modare Mech Eng 13(1): 24-37. (In Persian)
16
[17] Mohamed Sheriff N, Gupta NK, Velmurugan R, Shanmugapriyan N (2008) Optimization of thin conical frusta for impact energy absorption. Thin Wall Struct 46: 653-666.
17
[18] Naddaf Oskouei A, Khodarahmi H, Sohrabi M (2015) Experimental and numerical study of conical thin shells collapse under dynamic axial loadings. Modares Mech Eng 15(7): 392-402. (In Persian)
18
[19]Mirfendereski L, Salimi M, Ziaei-Rad S (2008) Parametric study and numerical analysis of empty and foam-filled thin-walled tubes under static and dynamic loadings. Int J Mech Sci 50(6): 1042-1057.
19
[20] VS Deshpandeh, NA Fleck (2001) Multi-axial yield behavior of polymer foams. Acta Materialia 49: 859-66.
20
[21] Symonds PS (1965) Viscoplastic behavior in response of structures to dynamic loading. In: Huffington NJ, editor. Behaviour of Materials under Dynamic Loading, SME, New York.
21
[22] Aljawi AAN, Alghamdi AAA, Abu-Mansour TMN, Akyurt M (2005) Inward inversion of capped-end frusta as impact energy absorbers. Thin Wall Struct 43: 647-664.
22
[23] Nagel GM, Thambiratnam DP (2004) Dynamic simulation and energy absorption of tapered tubes under empact loading. Int J Crashworthiness 9(4): 389-99.
23
ORIGINAL_ARTICLE
استخراج تجربی خواص ارتعاشی-میرایی یک مادهی ویسکوالاستیک خاص
هدف از انجام این مقاله استخراج خواص ارتعاشی-میرایی یک ماده ی ویسکوالاستیک از یک پوشش جاذب ارتعاشی ناشناخته می باشد. برای این منظور از روش ارایه شده در استاندارد ASTM E756-05 استفاده و تست های مورد نیاز انجام پذیرفته است. این استاندارد که به منظور اندازهگیری خواص ارتعاشی-میرایی مواد گردآوری شده است، می تواند قابلیت استفاده از مواد ویسکوالاستیک به صورت مهندسی و هدفمند در کاربردهایی نظیر کنترل ارتعاشی غیرفعال در قالب پوشش های جاذب ارتعاش را فراهم آورد. از آنجایی که پوشش جاذب مورد بررسی از نوع میرایی مقید می باشد، نمونه ای ساندویچی مطابق دستورالعمل استاندارد ساخته شده و با رعایت قیود استاندارد و انجام تست مودال تجربی تیر ساندویچی و تیر مبنای فلزی به صورت یک سر درگیر، خروجی های مورد نظر شامل تغییرات ضریب کاهش و مدول برشی ماده ی ویسکوالاستیک بر حسب فرکانس بدست آمده است. همچنین صحت آزمایش های انجام شده بوسیله ی معیارهای استاندارد مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاکی از انجام صحیح آزمایش می باشد.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_863_19794d8b96a33fabf7d5b87987f64339.pdf
2016-12-21
161
171
10.22044/jsfm.2017.863
خواص ارتعاشی-میرایی
پوشش ویسکوالاستیک جاذب ارتعاش
استاندارد ASTM E756-05
تست مودال تجربی
سید علی
حسینی کردخیلی
ali.hosseini@sharif.ir
1
دانشیار، مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف، تهران
LEAD_AUTHOR
رضا
خراسانی
khorasani_reza@ae.sharif.edu
2
دانشجوی دکتری، مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف، تهران
AUTHOR
[1] Nashif AD, Jones DIG, Henderson JP (1985) Vibration damping. John Wiley & Sons, New York.
1
[2] Lima AMG, Rade DA, Lépore-Neto FP (2009) An efficient modeling methodology of structural systems containing viscoelastic dampers based on frequency response function substructuring. Mech Syst Signal Pr 23(4): 1272-1281.
2
[3] Rao MD (2003) Recent applications of viscoelastic damping for noise control in Automobiles And Commercial Airplanes. J Sound Vib 262(3): 457-474.
3
[4] شعبانی افراپلی س، عبدالله زاده غر (1394) تأثیر میراگرهای ویسکوالاستیک بر کاهش خسارت لرزهای قابهای فولادی تحت زلزلههای حوزه دور. دومین کنفرانس بینالمللی ژئوتکنیک و مهندسی لرزهای شهری.
4
[5] زنگانه ر، کرامت عر، احمدی الف (1394) تأثیر مشخصات تکیهگاه ویسکوالاستیک مدلسازی شده با مدل جامع کلوین ویت بر ارتعاش محوری میله. فصلنامه مدلسازی در مهندسی 111-93 :(41)13.
5
[6] ASTM E756-05 (2010) Standard test method for measuring vibration-damping properties of materials. American Society for Testing and Materials.
6
[7] Armandei M, Darwish IF, Ghavami K (2015) Experimental study on variation of mechanical properties of a cantilever beam of bamboo. Constr Build Mater 101(Part 1): 784-790.
7
[8] Koruk H, Sanliturk KY (2010) On measuring dynamic properties of damping materials using oberst beam method. ASME 2010 10th Biennial Conference on Engineering Systems Design and Analysis 2: 127-134, Istanbul, Turkey.
8
[9] Allahverdizadeh A, Mahjoob MJ, Eshraghi I, Nasrollahzadeh N (2013) On the vibration behavior of functionally graded electrorheological sandwich beams. Int J Mech Sci 70: 130-139.
9
[10] Hujare PP, Sahasrabudhe AD (2014) Experimental investigation of damping performance of viscoelastic material using constrained layer damping treatment. Procedia Materials Science, International Conference on Advances in Manufacturing and Materials Engineering 5: 726-733.
10
[11] Mansour G, Tsongas K, Tzetzis D (2016) Modal testing of nanocomposite materials through an optimization algorithm. Measurement 91: 31-38.
11
[12] Ege K, Boncompagne T, Laulagnet B, Guyader JL (2012) Experimental estimations of viscoelastic properties of multilayer damped plates in broad-band frequency range. Proceedings of Internoise, New York, United States.
12
[13] Matter M, Gmür T, Cugnoni J, Schorderet A (2009) Numerical-experimental identification of the elastic and damping properties in composite plates. Compos Struct 90(2): 180-187.
13
[14] SS Arora (2012) Study of vibration characteristics of cantilever beams of different materials. M. Sc. Thesis, Patiala, Mechanical engineering department thapar university 23-27.
14
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی جریان و ضریب گشتاور توربین بادی داریوس بر حسب تغییرات زاویه گام و نسبت سرعت نوک پره
توربین داریوس، توربین بادی محورعمودی بر پایه نیروی برآ است که به دلیل طراحی ساده و عدم وابستگی به جهت باد، مورد توجه محققان قرارگرفته است. به دلیل افزایش زاویه حمله پره در سرعتهای نوک پایین و ایجاد واماندگی، اساساً این توربینها با مشکل راهاندازی مواجه بوده و بازدهی کمتری نسبت به توربینهای بادی محور افقی دارند. در این مطالعه نشان داده می شود که استفاده از توربینهای با زاویه گام پره متغیر، یک راهکار مناسب برای رفع مشکل راهاندازی و افزایش توان توربین بادی داریوس میباشد. در این مقاله، اثر زاویه گام متغیر پره با دامنههای مختلف بر میزان گشتاور خروجی، رفتار جریان حول پره و راهاندازی توربین بادی داریوس بررسی شده است. شبیهسازیها بهصورت غیردائمی و دوبعدی و با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی به کمک مدل آشفتگی SST- kω در نرمافزار انسیس فلوئنت صورت پذیرفته و برای شبیهسازی چرخش روتور توربین، از تکنیک شبکهبندی لغزشی استفاده شده است. بررسی عددی نشان میدهد که استفاده از روش گام متغیر با هدف کاهش اندازه زاویه حمله و کاهش نوسانات پره، شانس توربین برای تولید گشتاور در زوایای چرخش مختلف را افزایش میدهد. همچنین بررسی جزییات جریان حول پره همچنین نشان میدهد که استفاده از روش گام متغیر سبب افزایش اختلاف فشار حول ناحیه کمفشار و پرفشار پره شده و واماندگی جریان را به تأخیر میاندازد. به همین دلیل توربین با زاویه گام متغیر این توانایی را داراست تا در مقایسه با توربین با زاویه گام ثابت، در سرعتهای نوک متوسط و پایین، توان بیشتری تولید کند.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_923_931ea95693e57a6492660840c990de20.pdf
2016-12-21
173
191
10.22044/jsfm.2017.923
توربین بادی داریوس
زاویه گام متغیر
واماندگی
ضریب توان
امیر
ساغری چی
amirsagharichi@yahoo.com
1
کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد
AUTHOR
محمد جواد
مغربی
mjmaghrebi@um.ac.ir
2
دکتری مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد
LEAD_AUTHOR
علیرضا
عرب گلارچه
alireza.arab@hotmail.com
3
کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد
AUTHOR
[1] Paraschivoiu I, Trifu O, Saeed F (2009) H-Darrieus wind turbine with blade pitch control. Int J Rot Mach 2009:1-7.
1
[2] Kiwata T, Yamada T, Kita T, Takata S, Komatsu N, Kimura S (2010) Performance of a vertical axis wind turbine with variable-pitch straight blades utilizing a linkage mechanism. J Environment Eng 5(1): 213-225.
2
[3] ArabGolarche A, Moghiman M, Javadi MalAbad SM (2015) Numerical simulation of Darrieus wind turbine using interaction. Modarres Mech Eng 15(12): 143-152. (in Persian)
3
[4] Firdaus R, Kiwata T, Kono T, Nagao K (2015) Numerical and experimental studies of a small vertical-axis wind turbine with variable-pitch straight blades. J Fluid Sci Tech 10(1): 11-21.
4
[5] Zhang LX, Liang YB, Liu XH, Guo J (2014) Effect of blade pitch angle on aerodynamic performance of straight-bladed vertical axis wind turbine. J Central South University 21: 1417-1427.
5
[6] Bhutta MMA, Hayat N, Farooq AU, Ali Z, Jamil SR, Hussain Z (2012) Vertical axis wind turbine–A review of various configurations and design techniques. Renew Sust Energ Rev 16(4): 1926-1939.
6
[7] Elkhoury M, Kiwata T, Aoun E (2015) Experimental and numerical investigation of a three-dimensional vertical-axis wind turbine with variable-pitch. J Wind Eng Ind Aerodyn 139: 111-123.
7
[8] ArabGolarche A, Moghiman M, Javadi MalAbad SM (2015) Investigation of effective parameters on darrieus wind turbine efficiency with aerodynamics models. Modarres Mech Eng 15(5): 295-301. (in Persian)
8
[9] Wang S, Ingham DB, Ma L, Pourkashanian M, Tao Z (2010) Numerical investigations on dynamic stall of low Reynolds number flow around oscillating airfoils. Comput Fluids 39(9): 1529-1541.
9
[10] Dominy R, Lunt P, Bickerdyke A, Dominy J (2007) Self-starting capability of a Darrieus turbine. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part A: J Pow Energ 221(1): 111-120.
10
[11] Nobile R, Vahdati M, Barlow J, Mewburn-Crook A (2011) Dynamic stall for a vertical axis wind turbine in a two-dimensional study. World Renew Energ Congr 4225-4232.
11
[12] Qin N, Howell R, Durrani N, Hamada K, Smith T (2011) Unsteady flow simulation and dynamic stall behaviour of vertical axis wind turbine blades. Wind Eng 35(4): 511-528.
12
[13] Howell R, Qin N, Edwards J, Durrani N (2010) Wind tunnel and numerical study of a small vertical axis wind turbine. Renew Energ 35(2): 412-422.
13
[14] Hill N, Dominy R, Ingram G, Dominy J (2009) Darrieus turbines: the physics of self-starting Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part A: J Pow Energ 223(1): 21-29.
14
[15] Islam M, Ting DS, Fartaj A (2007) Desirable airfoil features for smaller-capacity straight-bladed VAWT. Wind Eng 31(3): 165-196.
15
[16] Kirke BK (1998) Evaluation of self-starting vertical axis wind turbines for stand-alone applications (Doc diss , GRIFFITH UNIVERSITY GOLD COAST).
16
[17] Tao WYYCZ (2006) Numerical investigation of dynamic stall vortex movement of different-thickness airfoils. J Beij Un Aero Astron 2, 006.
17
[18] Beri H, Yao Y (2011) Effect of camber airfoil on self starting of vertical axis wind turbine. J Environ Sci Technol 4(3): 302-312.
18
[19] Paraschivoiu I (2002) Wind turbine design: with emphasis on Darrieus concept. Presses inter Polytechnique.
19
[20] Amet E, MaÃŽtre T, Pellone C, Achard JL (2009) 2D numerical simulations of blade-vortex interaction in a darrieus turbine. J fluids Eng 131(11): 103-113.
20
[21] Dyachuk E, Rossande M, Goude A, Bernhoff H (2015) Measurements of the aerodynamic normal forces on a 12-kW straight-bladed vertical axis wind turbine. Energ 8(8): 8482-8496.
21
[22] Bos R (2012) Self-starting of a small urban Darrieus rotor. Delft University of Technology.
22
[23] Xisto CM, Páscoa JC, Leger JA, Trancossi M (2014) Wind energy production using an optimized variable pitch vertical axis rotor. ASME 2014 International Mechanical Engineering Congress and Exposition 1: V001T01A007-V001T01A007.
23
[24] Castelli MR, Englaro A , Benini E (2011) The Darrieus wind turbine: Proposal for a new performance prediction model based on CFD. Energ 36(8): 4919-4934.
24
[25] Mohamed MH, Ali AM, Hafiz AA (2015) CFD analysis for H-rotor Darrieus turbine as a low speed wind energy converter. Eng Sci Tech 18(1): 1-13.
25
[26] Nobile R, Vahdati M, Barlow JF, Mewburn-Crook A (2014) Unsteady flow simulation of a vertical axis augmented wind turbine: a two-dimensional study. J Wind Eng Ind Aerodyn 125: 168-179.
26
[27] Sun X, Wang Y, An Q, Cao Y, Wu G, Huang D (2014) Aerodynamic performance and characteristic of vortex structures for Darrieus wind turbine. I. Numerical method and aerodynamic performance. J Renew Sus Energ 6(4): 043134.
27
[28] Armstrong S, Fiedler A, Tullis S (2012) Flow separation on a high Reynolds number, high solidity vertical axis wind turbine with straight and canted blades and canted blades with fences. Renew Energ 41: 13-22.
28
ORIGINAL_ARTICLE
مدلسازی عملکرد حرارتی سیال در تبخیرکننده با میکروساختارهای کروی و میکروستون مخروطی
عملکرد حرارتی تجهیزات خنک کاری دوفاز غیرفعال مانند لوله های حرارتی و محفظه های بخار، به طور عمده وابسته به هندسه و خواص میکروساختار تبخیرکننده و فتیله است. ویژگی های مطلوب ساختار تبخیرکننده شامل فشار مویینگی بالا با وجود مقاومت کم در برابر جریان به همراه سطح گسترده برای افزایش تبخیر لایه نازک سیال است که انتخاب مقیاس و تخلخل ساختار بر اساس مصالحه بین ویژگی های موردنظر فوق است. در مطالعه حاضر، شکل سطح آزاد سیال ساکن در میکروستونهای مخروطی و میکروساختارهای کروی توسط الگوریتم گرادیان کاهشی با نرم افزار Surface Evolver مدل شده است و فشار مویینگی بی بعد بر اساس انحنای سطح تعیین گردیده است. نفوذپذیری و ضریب انتقال حرارت با استفاده از نرم افزار فلوئنت به صورت تابعی از پارامتر هندسی بی بعد و زاویه تماس بین مایع و جامد، پیش بینی شده است. نتایج نشان داد میکروستون مخروطی با توجه به سطح تماس گرمایی زیاد با زیرلایه، کاهش سطح مقطع در ارتفاع و افزایش نفوذپذیری، افزایش فیلم نازک به دلیل کشش مایع بر روی سطح مایل، عملکرد مطلوبی در فرآیند تبخیر نسبت به میکروساختار کروی نشان داد. همچنین زاویه تماس بهینه و پارامتر هندسی بی بعد که بهترین عملکرد ساختار در انتقال حرارت را نشان دادند، ارائه گردیده است.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_924_e89a6a3027a2f34c8444366a01b3396b.pdf
2016-12-21
193
204
10.22044/jsfm.2017.924
فشار مویینگی
میکروستون مخروطی و میکروساختار کروی
تبخیر
نفوذپذیری
امین
خلیلی
aminkhalili.ust@gmail.com
1
کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران
AUTHOR
امیر
میرزاقیطاقی
a_m_gheitaghy@mecheng.iust.ac.ir
2
دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران
AUTHOR
حمید
صفاری
saffari@iust.ac.ir
3
دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران
LEAD_AUTHOR
[1] Reay D, McGlen R, Kew P (2014) Heat pipes: Theory, design and applications. 6nd edn. Elsevier Ltd.
1
[2] Faghri A (2012) Review and advances in heat pipe science and technology. J Heat Trans-T ASME 134(12): 123001.
2
[3] Ranjan R, Murthy JY, Garimella SV (2009) Analysis of the wicking and thin-film evaporation characteristics of microstructures. J Heat Trans-T ASME 131(10): 101001.
3
[4] Weibel JA, Garimella SV, North MT (2010) Characterization of evaporation and boiling from sintered powder wicks fed by capillary action. Int J Heat Mass Tran 53 (19-20): 4204-4215.
4
[5] Altman DH, Wasniewski JR, North MT, Kim SS, Fisher TS (2011) Development of micro/nano engineered wick-based passive heat spreaders for thermal management of high power electronic devices. Proceedings of the ASME InterPACK Portland.
5
[6] Ranjan R, Murthy JY, Garimella SV (2011) A microscale model for thin-film evaporation in capillary wick structures. Int J Heat Mass Tran 54 (1-3): 169-179.
6
[7] Dhavaleswarapu HK, Migliaccio CP, Garimella SV, Murthy JY (2009) Experimental investigation of evaporation from low-contact-angle sessile droplets. Langmuir: 26(2): 880-888.
7
[8] Nam Y, Sharratt S, Byon C, Kim SJ, Ju YS (2010) Fabrication and characterization of the capillary performance of superhydrophilic Cu micropost arrays. J Microelectromech S 19(3): 581-588.
8
[9] Cui HH, Lim KM (2009) Pillar array microtraps with negative dielectrophoresis. Langmuir 25(6): 3336.
9
[10] Nagrath S, Sequist LV, Maheswaran S, Bell DW, Irimia D, Ulkus L, Ryan P (2007) Isolation of rare circulating tumour cells in cancer patients by microchip technology. Nature 450(7173): 1235-1239.
10
[11] Hilden JL, Trumble, KP (2003) Numerical analysis of capillarity in packed spheres: Planar hexagonal-packed spheres. J Colloid Interf Sci 267(2): 463-474.
11
[12] Saha AA, Mitra SK, Tweedie M, Roy S, McLaughlin J (2009) Experimental and numerical investigation of capillary flow in SU8 and PDMS microchannels with integrated pillars. Microfluid Nanofluid 7: 451-465.
12
[13] Xiao R, Enright R, Wang EN (2010) Prediction and optimization of liquid propagation in micropillar arrays. Langmuir 26(19): 15070-15075.
13
[14] صفاری ح، میرزاقیطاقی الف، رحیمی ع (1394) مدلسازی فشار مویینگی میکروسیالات در میکروساختارها با نرم افزار Surface Evolver. مجله علمی پزوهشی دینامیک سازه ها و شاره ها 255-247 :(3)5.
14
[15] Hong DP, Byon C (2014) Analytic correlation for the capillary pressure of micro-square-pillar arrays. Int J Precis Eng Man 15(12): 2677-2680.
15
[16] Byon Ch, Kim SJ (2014) Study on the capillary performance of micro-post wicks with non-homogeneous configurations. Int J Heat Mass Tran 68: 415-421.
16
[17] Ding C, Meinhart CD, MacDonald NC (2010) Surface Modifications of bulk micromachined titanium pillar arrays – A wicking material for thin flat heat pipes. Proceedings of the ASME Micro/Nanoscale Heat and Mass Transfer International Conference 415-419.
17
[18] Iverson BD, Davis TW, Garimella SV, North MT, Kang SS (2007) Heat and mass transport in heat pipe wick structures. J Thermophys Heat Tr 21(2): 392-404.
18
[19] Whitaker S (1986) Flow in porous media I: A theoretical derivation of Darcy's law. Transport Porous Med 1(1): 3-25.
19
[20] Finn R (1999) Capillary surface interfaces. Notices Amer Math Soc 46(7): 770-781.
20
[21] Cengel YA (2003) Heat transfer a practical approach.
21
[22] Scharge RW (1953) A theoretical study of interface mass transfer.
22
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی عددی تاثیر تخلیه کرونا بر انتقال حرارت و افت فشار در یک شکاف
در مطالعه حاضر، میدان جریان و دما بر روی یک شکاف تحت تاثیر میدان الکتریکی حاصل از اعمال ولتاژ بالا در شرایط دو بعدی، آشفته، غیرقابل تراکم و پایدار به صورت عددی مورد تحلیل قرار گرفته است. مدلسازی عددی با نگرش حجم محدود و بر اساس حل معادلات میدان الکتریکی، جریان و انرژی میباشد. در ابتدا پارامترهای میدان الکتریکی حاصل از نتایج عددی حاضر با نتایج تجربی برای یک صفحه تخت مقایسه شده که از تطابق مناسبی برخوردار میباشد. سپس تاثیر پارامترهای مختلف از قبیل ولتاژ اعمالی، عدد رینولدز جریان و مکان قرارگیری الکترود تزریقکننده بر ضریب انتقال حرارت، توان مصرفی و افت فشار جریان مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان میدهد که با افزایش عدد رینولدز افزایش ضریب انتقال حرارت ابتدا به صورت صعودی بوده و سپس کاهش مییابد. همچنین با افزایش ولتاژ اعمالی ضریب انتقال حرارت افزایش مییابد. علاوه بر این کاهش فاصله الکترود تزریقکننده از لبههای شکاف، به طور چشمگیری بر افزایش انتقال حرارت، توان مصرفی و افت فشار جریان تاثیرگذار است.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_916_3159f94dc322e0e686c7846aa2622dbe.pdf
2016-12-21
205
221
10.22044/jsfm.2017.916
الکتروهیدرودینامیک
انتقال حرارت
بررسی عددی
شکاف
نقی
حبیبی
naghi.habibi@gmail.com
1
دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده فنی، گروه مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت
AUTHOR
نیما
امانی فرد
nima.amanifard@gmail.com
2
دانشیار، دانشکده فنی، گروه مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت
AUTHOR
حامد
محدث دیلمی
hmohaddesd@guilan.ac.ir
3
استادیار، دانشکده فنی و مهندسی شرق گیلان، دانشگاه گیلان، رودسر
LEAD_AUTHOR
فرید
دولتی
farid.dolati@gmail.com
4
دانشجوی دکترا، دانشکده فنی، گروه مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت
AUTHOR
[1] Jewell-Larsen NE, Ran H, Zhang Y, Schwiebert MK, Honer KA (2009) Electrohydrodynamic (EHD) cooled laptop. 25th IEEE Semi-Therm Symposium: 261-266.
1
[2] Moreau E, Léger L, Touchard G (2006) Effect of a DC surface-corona discharge on a flat plate boundary layer for air flow velocity up to 25 m/s. J Electrostat 64: 215-225.
2
[3] Roberto S, Guillermo A (2006) Steady control of laminar separation over airfoils with plasma sheet actuators. J Electrostat 64: 604-610.
3
[4] Lai FC, Lai KW (2002) EHD-enhanced drying with wire electrode. Drying Technol 20: 1393-1405.
4
[5] Lai FC, Wang CC (2008) Drying of partially wetted materials with corona wind and auxiliary heat. Proc. ESA Annual Meeting on Electrostatics Paper B1.
5
[6] Kasayapanand N, Tiansuwan J, Asvapoositkul W, Vorayos N, Kiatsiriroat T (2002) Effect of the electrode arrangements in a tube bank on the characteristic of electrohydrodynamic heat transfer enhancement: low reynolds number. J Enhanc Heat Transf 9: 229-242.
6
[7] Ahmedou SO, Havet M (2009) Analysis of the EHD enhancement of heat transfer in a flat duct. IEEE T Dielect El In 16: 489-494.
7
[8] Shakouri Pour M, Esmaeilzadeh E (2011) Experimental investigation of convective heat transfer enhancement from 3D-shape heat sources by EHD actuator in duct flow. Exp Therm Fluid Sci 35: 1383-1391.
8
[9] Kasayapanand N, Kiatsiriroat T (2005) EHD enhanced heat transfer in wavy channel. Int Commun Heat Mass 32: 809-821. IEEE T Dielect El In 16: 489-494.
9
[10] Alamgholilou, Esmaeilzadeh E, (2012) Experimental investigation on hydrodynamics and heat transfer of fluid flow into channel for cooling of rectangular ribs by passive and EHD active enhancement methods. EXP Therm Fluid Sci 38: 61-73.
10
[11] Deylami H.M, Amanifard, N, Dolati F, Kouhikamali R, Mostajiri K, (2013) Numerical investigation of electrohydrodynamic effects on the airflow through corrugated channels. J Mech Eng Sci 12: 2730-2741.
11
[12] Yazdani M, Seyed-Yagoobi J, (2014) Heat transfer enhancement of backstep flow by means of EHD conduction pumping. Int J Heat Mass Transfer 73: 819-825.
12
[13] Adamiak K, Atten P (2004) Simulation of corona discharge in point–plane configuration. Journal of electrostat 61: 85-98.[14] Oussalah N, Zebboudj Y (2006) Finite-element analysis of positive and negative corona discharge in wire-to-plane system. Eur Phys J Appl Phys 34: 215-223.
13
[15] Deylami HM, Amanifard N, Dolati F, Kouhikamali R, Mostajiri K (2013) Numerical investigation of using various electrode arrangements for amplifying the EHD enhanced heat transfer in a smooth channel. J Electrostat 277(12): 2730-2741.
14
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی اثر نسبت مخروطی بزرگتر از یک روی ضرایب آیرودینامیکی ریزپهپادها با الگوگیری از بال حشرات
در این تحقیق یک روش عددی بر مبنای جریان حلقوی برای تحلیل آیرودینامیکی برای تحلیل آیرودینامیکی پیکربندیهای مختلف هواپیما از جمله پهپادها و ریزپهپادها توسعه داده شده است. در تحقیق حاضر، ابتدا نتایج حاصل از این روش با نتایج تجربی صحه گذاری شده است و سپس اثر نسبت مخروطی در بازهی 0،3 تا 3 روی مشخصههای آیرودینامیکی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان میدهد که به طور کلی افزایش نسبت مخروطی چه در محدودهی صفر تا یک و چه بزرگتر از یک موجب افزایش ضریب برآ میشود. همچنین نتایج نشان میدهد که پیکربندیهای با نسبت مخروطی متفاوت از یک دارای گشتاور خمشی بزرگتری از نسبت مخروطی یک هستند. در این تحقیق همچنین مکانیزمی برای ایجاد نسبتهای مخروطی مختلف مورد بحث قرار گرفته است. در انتها با الگوگیری از بال حشرات (سنجاقک) طرحی برای بال ریزپهپادها ارائه شده و ضرایب آیرودینامیکی آن با پیکربندیهای قبلی مقایسه گردیده است. نتایج مربوطه نشان میدهد که مشخصههای ایرودینامیکی نسبت به پیکربندیهای قبلی بهبود یافته است. در پیکربندی سنجاقک شیب منحنی ضریب گشتاور خمشی بر حسب ضریب افزایش یافته است و این نشان دهندهی افزایش پایداری طولی ریزپهپاد است.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_925_56f06b46711265c922725f70f8391a7d.pdf
2016-12-21
223
238
10.22044/jsfm.2017.925
ریزپهپاد
نسبت مخروطی
ضرایب آیرودینامیکی
گردابه نعل اسبی
سنجاقک
هادی
دستورانی
hadi_dast80@yahoo.com
1
فارغ التحصیل کارشناسی ارشد، مهندسی هوافضا، دانشگاه فردوسی مشهد
AUTHOR
محمد حسن
جوارشکیان
javareshkian@ferdowsi.um.ac.ir
2
دانشیار، مهندسی هوافضا، دانشگاه فردوسی مشهد
LEAD_AUTHOR
[1] Lin SH, Hsiao FY, Chen CL (2010) Trajectory control of flapping-wing MAV Using vision-based navigation. In American Control Conference, AACC, IEEE, 2010.
1
[2] Sanders B, Crowe R, Garcia E (2004) Defense advanced research projects agency smart materials and structures demonstration program overview. J Intel Mat Syst Str 15(1): 227-233.
2
[3] Patel SC, Majji M, Koh BS, Junkins JL, Rediniotisx O (2005) Morphing wing: A demonstration of aero servo elastic distributed sensing and control. Tec. report, Texas Institute.
3
[4] Sun D, Wu H, Lam CM, Zhu R (2006) Development of a small air vehicle based on aerodynamic model analysis in the tunnel tests. Mechatronics 16(1): 41-49.
4
[5] Pawlowski KJ, Belvin HL, Raney DL, Su J, Harrison JS, Siochi EJ (2003) Electrospinning of a micro air vehicle wing skin. Polymer 44(4): 1309-1314.
5
[6] Wakayama S, Kroo I (1995) Subsonic wing planform design using multidisciplinary optimization. J Aircraft 32(4): 746-753.
6
[7] Shields M, Mohseni K (2012) Effects of sideslip on the aerodynamics of low-aspect-ratio low-reynolds-number wings. AIAA50(1): 85-99.
7
[8] Boschetti PJ (2008) Increasing the Lift–drag ratio of an unmanned aerial vehicle using local twist. J Aircraft 45(1): 10-15.
8
[9] Richard E, Wiggins W (1952) Wind-tunnel investigation of the aerodynamic characteristics in pitch of wing-fuselage combinations at high subsonic speeds. Tec Note, NACA, RM L52A29.
9
[10] دستورانی هـ، جوارشکیان مح (1391) بررسی ایرودینامیکی جریان پتانسیل روی هواپیماهای بال و بدنه یکپارچه و مقایسه آن با هواپیماهای معمولی رایج. اولین کنفرانس ایرودینامیک و هیدرودینامیک، تهران.
10
[11] دستورانی هـ، جوارشکیان مح (1391) بررسی جریان غیر لزج حول بالهای قابل انعطاف (اثر پیچش روی مشخصههای آیرودینامیکی). اولین کنفرانس ایرودینامیک و هیدرودینامیک، تهران.
11
[12] دستورانی هـ، جوارشکیان مح (1392) بررسی تاثیر وجود، موقعیت و ارتفاع قرارگیری بالک جلو روی ضرایب آیرودینامیکی هواپیما. مجله مکانیک سازهها و شارهها 3(3): 67-81.
12
[13] Weissinger J (1947) The Lift distribution of swept-back wings. NACA TM-1120.
13
[14] Glauert H (1948) The elements of aerofoil and airscrew theory. 2ed edn. Cambridge, England.
14
[15] Robinson A, Laurmann JA (1956) Wing theory. 3rd edn. Cambridge, England.
15
[16] Rubbert PE (1964) Theoretical characteristics of arbitrary wings by a non-planar vortex lattice method. Doc. No. D6-9244, Boeing Co.
16
[17] دستورانی هـ (1391) بررسی جریان پتانسیل روی پهپادها و ریزپهپادها با پیکربندیهای عملیاتی. پایاننامه کارشناسی ارشد، دانشگاه فردوسی مشهد.
17
[18] Lamar J (2012) A career in vortices and edge forces. Aeronaut J 116(1176): 101-152.
18
[19] Wisnoe W, Nasir REM, Kuntjoro W, Mamat AMI (2009) Wind tunnel experiments and CFD analysis of Blended WingBody (BWB) Unmanned aerial vehicle. 13th International Conference on Aerospace Sciences & Aviation Technology, ASAT- 13.
19
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی تأثیر فشار هوای ورودی و عوامل پاشش سوخت بر روی ارتقاء توان و کاهش آلایندگی موتور دیزل سنگین
در این مقاله تأثیر عوامل سامانة سوخترسانی و هوارسانی بر ارتقاء توان موتور دیزل سنگین RK215 بررسی شده است. فرایند شبیهسازی در نرم افزار AVL-Fire V8.3.1 طی چهار مرحله در حالت تمام بار صورت پذیرفته است. مرحلة اول متعلق به حالت اولیة موتور با قانون پاشش سوخت شبه مثلثی، مقدار سوخت پاشش شده در هر چرخه 139 میلی گرم، قطر سوراخهای دماغۀ افشانه 3 میلیمتر و فشار هوای ورودی 2/4 بار است. در مرحلة دوم اثر تغییر قانون پاشش سوخت به حالت مستطیلی با کاهش قطر سوراخهای دماغه و افزایش مقدار سوخت پاشش شده بررسی شده است که در نتیجة آن فشار بیشینه، توان خروجی، آلایندههای اکسید نیتروژن و دوده بترتیب 2/0%، 21%، 6/16% و 27% نسبت به مرحلة اول افزایش داشتهاند. در مرحلة سوم تنها اثر افزایش فشار هوای ورودی (5 بار) نسبت به مرحلة دوم بررسی شده است که در نتیجه آن، فشار بیشینه و توان خروجی و اکسید نیتروژن بترتیب 3/15% ، 26% و 9% افزایش و دوده در حدود 6/4% کاهش یافتهاند. در مرحلة چهارم کاهش قطر سوراخهای دماغه نسبت به حالت سوم اتفاق افتاده است. فشار بیشینه و توان خروجی بترتیب 4/10%و 24% افزایش یافتهاند. از طرفی دوده و مونوکسید نیتروژن نیز بترتیب در حدود 22% و 6/4% کاهش داشتهاند.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_917_793e3207b8cb63eae894edbe98f0105d.pdf
2016-12-21
239
247
10.22044/jsfm.2017.917
ارتقاء توان
موتور دیزل
کاهش آلایندگی
فرایند احتراق
منواکسید نیتروژن
سعید
چامه سرا
saeed.chamehsara@gmail.com
1
کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر
LEAD_AUTHOR
سید مصطفی
میرسلیم
mirsalim@csr.ir
2
استادیار، دانشگاه صنعتی امیرکبیر
AUTHOR
[1] Heywood JB (1988) Internal combustion engine fundamentals. 1th edn. McGraw-Hill Inc.
1
[2] Papyri F, Desantes JM, Pastor JV (1996) LDV measurements of the flow inside the combustion chamber of a 4-valve D.I. diesel engine with ax symmetric piston bowls. Exp Fluids Springer-Verlag 22: 118-128.
2
[3] Justham T, Jarvis S, Clarke A, Garner CP, Hargrave GK, Halliwell NA (2006) Simultaneous study of intake and in-cylinder IC engine flow fields to provide an insight into intake induced cyclic variations. J Phys Confer Ser. Institute of Physics Publishing. 45: 146-153.
3
[4] Wu HW, Perng SW (2004) Numerical analysis of thermal turbulent flow in the bowl-in-piston combustion chamber of a motored engine. Int J Therm Sci. 43: 1011-1023.
4
[5] Gosman AD (1999) State of the art of multi dimensional modeling of engine reacting flow. Oil Gas SciTechnol Rev IFP 54(2): 149e59.
5
[6] Nureddin D, Nuri Y (2007) Numerical simulation of flow and combustion in an axisymmetric internal combustion engine. Proc Word Acad Sci Eng Technol 22: 1307-6884.
6
[7] Jemni MA, Kantchev G, AbidMS (2011) Influence of intake manifold design on in-cylinder flow and engine performance in a bus diesel engine converted to LPG gas fuelled using CFD analyses and experimental investigations. Energy Elsevier 36: 2701-2715.
7
[8] Nishiguchi F, Sumi Y, Yamane K (1982) Reduction in the polar moment of inertia of an automotive turbocharger by controlling aerodynamic blade loading. in: Proc of Turbocharging and Turbochargers, paper C34/82. I Mech E London England 123-127.
8
[9] Pattas KN, Stamatelos AM (1992) Transient behavior of turbochargedengine vehicles equipped with diesel particulate traps. SAE Pa-per 920361. 532-539.
9
[10] Lee CS, Choi NJ (1991) A study on the characteristics of transientresponse in a turbocharged diesel engine. in: Proc of IPC6.KSAE Seoul Korea 73-80.
10
[11] Sik Lee Ch, Jung Choi N (2002) Effect of air injection on the characteristics of transient response in a turbocharged diesel engine. Int J Therm sci 41: 63-71.
11
[12] CeliktenI (2003) An experimental investigation of the effect of the injection pressure on engine performance and exhaust emission in indirect injection diesel engines. Appl Therm Eng 23(16):2051-2060.
12
[13] Emami S, Jafarmadar S (2013) Multidimensional Modeling of the effect fuel injection pressure on temperature distribution incylinder of a turbocharged DI diesel engine. Propulsion Power Res 2(2):162-175.
13
[14] AVL Fire Manual (2004) Fire version8.Tutorials.
14
[15] Reitz RD (1987) Modeling atomization processes in high-pressure vaporizing sprays. Atomization Spray Technol 3:309-337.
15
[16] Magnussen BF. The eddy dissipation concept: a bridge between science and technology. In: ECCOMAS thematic conf on comp combustion, Lisbon, Portugal; 20.
16
[17] Dukowicz JK (1980) A particle-fluid numerical model for liquid sprays. J Comput Phys 35(2): 229-253.
17
ORIGINAL_ARTICLE
اثر افزایش تعداد و چیدمان لولههای سیال گرم بر رفتار ذوب ماده تغییر فاز دهنده در مبدل حرارتی سه لولهای
در این مقاله به بررسی عددی رفتار ذوب ماده تغییر فاز دهنده در یک مبدل حرارتی سه لولهای به صورت سه بعدی پرداخته شده است. آب به عنوان سیال گرم در لولههای داخلی و خارجی جریان داشته و فضای میانی لولهها با RT35 به عنوان ماده تغییر فاز دهنده پر شده است. هدف اصلی در این مطالعه بررسی اثر افزایش تعداد لولههای داخلی سیال گرم و چیدمان آنها بر روی فرآیند ذوب ماده تغییر فاز دهنده میباشد. همچنین مقایسهای بین مبدل حرارتی سه لولهای و دو لولهای صورت پذیرفته است. به منظور مدلسازی فرآیند تغییر فاز از روش آنتالپی متخلخل استفاده شده است. نتایج حاکی از غالب بودن مکانیزم هدایت در ابتدای فرآیند ذوب بوده و با گذشت زمان جابهجایی طبیعی مکانیزم اصلی انتقال حرارت میگردد. با افزایش تعداد لولههای داخلی سیال گرم به علت افزایش سطح انتقال حرارت داخلی، شدت مکانیزم جابهجایی طبیعی درون پوسته بیشتر شده که باعث کاهش قابل توجهی در زمان ذوب میگردد. افزایش تعداد لوله داخلی در مبدل سه لولهای از یک به چهار عدد باعث کاهش 29 درصدی زمان ذوب میگردد. چیدمان لولههای داخلی در حالت پخش نرخ ذوب را افزایش میدهد. در مبدل حرارتی سه لولهای در مقایسه با دو لولهای در شرایط مرزی یکسان، زمان ذوب 80 درصد کمتر میباشد.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_915_c4333657658c2af772dbaf22379102fc.pdf
2016-12-21
249
262
10.22044/jsfm.2017.915
مبدل حرارتی سه لوله ای
ماده تغییر فاز دهنده
ذوب
چیدمان
جابه جایی طبیعی
مهدی
عیسی پور درزی
mehdi.esapour@gmail.com
1
دانشجوی کارشناس ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه علوم و فنون بابل، بابل
AUTHOR
سید محمد جواد
حسینی کهساری
mj.hosseini@gu.ac.ir
2
استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه گلستان، گرگان
LEAD_AUTHOR
علی اکبر
رنجبر
ranjbar@nit.ac.ir
3
استاد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل
AUTHOR
یونس
پهم لی
unespahamly@gmail.com
4
دانشجوی کارشناس ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل
AUTHOR
[1] Medrano M, Yilmaz MO, Nogués M, Martorell I, Roca J, Cabeza LF )2009) Experimental evaluation of commercial heat exchangers for use as PCM thermal storage systems. Appl Energy 86: 2047-2055.
1
[2] Adine HA, Qarnia HE (2009) Numerical analysis of the thermal behavior of a shell and tube heat storage unit using phase change materials. Appl Math Model 33(4): 2132-2144.
2
[3] Rabienataj Darzi AA, Farhadi M, Sedighi K (2012) Numerical study of melting inside concentric and eccentric horizontal annulus. Appl Math Model 36: 4080-4086.
3
[4] Sari A, Kaygusuz K (2002) Thermal and heat transfer characteristics in a latent heat storage system using lauric acid. Energ Convers Manage 43(18): 2493-2507.
4
[5] Rathod MK, Banerjee J (2015) Thermal performance enhancement of shell and tube latent heat storage unit using longitudinal fins. Appl Therm Eng 85: 1084-1092.
5
[6] Agyenim F, Eames P, Smyth M (2010) Heat transfer enhancement in medium temperature thermal energy storage system using a multitube heat transfer array. Renew Energ 35: 198-207.
6
[7] Rahimi M, Ranjbar AA, Ganji DD, Sedighi K, Hosseini MJ (2014) Experimental Investigation of Phase Change inside a Finned-Tube Heat Exchanger. J Eng 2014:1-11.
7
[8] Mat S, Al-Abidi AA, Sopian K, Sulaiman MY, Mohammad A Th (2013) Enhance heat transfer for PCM melting in triplex tube with internal–external fins. Energ Convers Manage 74: 223-236.
8
[9] Al-Abidi AA, Mat S, Sopian K, Sulaiman MY, Mohammad A Th (2013) Internal and external fin heat transfer enhancement technique for latent heat thermal energy storage in triplex tube heat exchangers. Appl Therm Eng 53: 147-156.
9
[10] Al-Abidi AA, Mat S, Sopian K, Sulaiman MY, Mohammad A Th (2013) Numerical study of PCM solidification in a triplex tube heat exchanger with internal and external fins. Int J Heat Mass Tran 61(1): 684-695.
10
[11] Hosseini MJ, Ranjbar AA, Rahimi M, Bahrampouri R (2015) Experimental and numerical evaluation of longitudinally finned latent heat thermal storage systems. Energ Buildings 99: 263-272.
11
[12] Hosseini MJ, Rahimi M, Bahrampoury R (2015) Thermal analysis of PCM containing heat exchanger enhanced with normal annular fines. Mech Sci 6: 221-234.
12
[13] Hosseini MJ, Rahimi M, Bahrampouri R (2014) Experimental and computational evolution of a shell and tube heat exchanger as a PCM thermal storage system. Int Comm Heat Mass Tran 50: 128-136.
13
[14] Rahimi M, Ranjbar AA, Ganji DD, Sedighi K, Hosseini MJ, Bahrampoury R (2014) Analysis of geometrical and operational parameters of PCM in a fin and tube heat exchanger. Int Comm Heat Mass Tran 53: 109-115.
14
[15] Al-Abidi AA, Mat S, Sopian K, Sulaiman MY, Mohammad A Th (2014) Experimental study of melting and solidification of PCM in a triplex tube heat exchanger with fins. Energ Buildings 68: 33-41.
15
[16] Hosseini MJ, Ranjbar AA, Sedighi K, Rahimi M (2012) A combined experimental and computational study on the melting behavior of a medium temperature phase change storage material inside shell and tube heat exchanger. Int Comm Heat Mass Tran 9(39): 1416-1424.
16
[17] Ismail KAR, Lino FAM, Silva RCR da, Jesus AB de, Paixão LC (2014) Experimentally validated two-dimensional numerical model for the solidification of PCM along a horizontal long tube. Int J Therm Sci 75: 184-193.
17
[18] Hosseini MJ, Ranjbar AA, Sedighi K, Rahimi M (2013) Melting of nanoprticle-enhanced phase change material inside shell and tube heat exchanger. J Eng 2013(17): 1-8.
18
[19] Pahamli Y, Hosseini Kahsari SMJ, Ranjbar AA (2015) Investigating geometrical and flow parameters in behavior of melting Phase Change Material in a double pipe heat exchanger. Modares Mech Eng 15 (10): 183-191. (In Persian)
19
[20] Esapour M, Hosseini MJ, Ranjbar AA, Pahamli Y, Bahrampoury R (2016) Phase change in multi-tube heat exchangers. Renew Energ 85: 1017-1025.
20
[21] Ranjbar AA, Kashani S, Hosseinizadeh SF, Ghanbarpour M (2011) Numerical heat transfer studies of a latent heat storage system containing nano-enhanced phase change material. Therm Sci 15 (1): 169-181.
21
[22] Brent AD, Voller VR, Reid KJ (1988) Enthalpy-porosity technique for modeling convection-diffusion phase change, application to the melting of a pure metal. Numer Heat Transfer 13(3): 297-318.
22
[23] Voller VR, Prakash C (1987) A fixed grid numerical modeling methodology for convection-diffusion mushy region phase change problems. Int J Heat Mass Tran 30(8): 1709-1719.
23
ORIGINAL_ARTICLE
مطالعه عددی و آزمایشگاهی فرآیند انتقال حرارت در بستر سیال شامل پودر آلومینا
در این پژوهش فرآیند انتقال حرارت در یک بستر سیال شامل ذراتی متعلق به گروه A طبقه بندی گلدارت مورد مطالعه قرار گرفت. به این منظور یک دستگاه آزمایشگاهی راه اندازی گردید که در آن با ترکیب هوای گرم با پودر آلومینا که متعلق به گروه A طبقه بندی گلدارت است یک رژیم سیالیت حبابی ایجاد گردید و در هر آزمایش با ثابت نگه داشتن دما در مقطع ورودی به بستر، دمای فاز جامد و دمای گاز خروجی در طول زمان اندازه گیری و ثبت گردید.به دلیل پایین بودن میزان رطوبت موجود در ذرات جامد از انتقال جرم بین فازها صرفنظر شده است.در ادامه با استفاده از معادلات مدلسازی سه فازی و استفاده از داده های تجربی رابطه ای برای پیش بینی ضریب انتقال حرارت بین فاز جامد و فاز گاز درون شبکه ای ارائه شده است.در این تحقیق ظرفیت گرمایی پودر آلومینا به عنوان تابعی از دما در نظر گرفته شده است و برای حل معادلات مدل سه فازی از روش حجم محدود استفاده شده است.نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد انطباق خوبی بین داده های تجربی و نتایج مدلسازی عددی وجود دارد به گونه ایکه حداکثر خطای مدلسازی عددی با داده های تجربی 9 درصد می باشد. همچنین بیشترین تغییرات دمایی در بستر در 2 دقیقه اول فرآیند اتفاق می افتد که این موضوع نشان دهنده بالا بودن نرخ انتقال حرارت در این نوع بسترها می باشد.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_913_3a73ecdd0433af54f9ea2d877be7cbc0.pdf
2016-12-21
263
274
10.22044/jsfm.2017.913
بستر سیالیده
ضریب انتقال حرارت
پودر آلومینا
مدلسازی سه فازی
جمشید
خورشیدی مال احمدی
j.khorshidi@gmail.com
1
استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران
LEAD_AUTHOR
حسن
داوری
hdavari90@gmail.com
2
استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد رودان، رودان
AUTHOR
مرضیه
پورصادق فرد
3
دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس
AUTHOR
[1] Ye M, Van der Hoef MA, Kuipers JJM (2005) The effects of particle and gas properties on the fluidization of Geldart A particlesc. Chem Eng Sci 60(5): 4567-4580.
1
[2] Chunbao XU, Zhu JX (2006) Effect of gas type and temperature on fine particle fluidization. China particuology 4(3): 114-121.
2
[3] Hariprasad J Subrani, M B Mothivel Balaiyya, Lima Rose Miranda (2007) Minimum fluidization velocity at elevated temperatures for Geldart´s group-B powders. Exp Therm Fluid Sci 32(2007): 166-173.
3
[4] Kunni Diazo, Levenspiel Octave (1991)Fluidization Engineering. 2nd edn. Butterworth-Heinemann.
4
[5] پهلوان زاده ح، منطقیان م، قائم مقامی ف (1387) تعیین ضریبهای انتقال جرم و حرارت در خشککنهای بستر سیال به صورت تابعی از رطوبت ماده. نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران 50-41 :(4)27.
5
[6] گازر ح (1388) مدلسازی سینتیک خشک شدن کلزا در خشک کن بستر سیال. مجله بیو سیستم مهندسی ایران 184-175 :(2)40.
6
[7] عباسی سورکی ب، امیدی م، قنادزاده ح (1391) مدلسازی ریاضی خشک کردن ذرات کروی نخود سبز در یک خشککن بستر سیالی ناپیوسته. چهاردهمین کنگره ملی مهندسی شیمی ایران تهران.
7
[8] خورشیدی ج، داوری ح (1392) بکارگیری روشهای آماری برای پیش بینی تغییرات دمایی در یک خشککن بستر سیال. پانزدهمین کنفرانس دینامیک شارهها (سیالات)، بندرعباس.
8
[9] Vitor João FA, Biscaia JR, Evaristo C, Massarani G (2004) Modeling of biomass drying in fluidized bed. Proceedings of 14th International Drying Symposium B: 1104-1111.
9
[10] RJ AC, Passos ML, Freire JT ( 2009) Modeling and simulating the drying of grass seeds (brachiariabrizantha) in fluidized beds: evaluation of heat transfer coefficient. Brazilian j Chem Eng 26(3): 545-554.
10
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی عددی تأثیر اندازه ی نانوذرات مختلف بر روی عملکرد حرارتی نانوسیال در میکروکانال گرماگیر
توسعهی روشهای مدیریت حرارتی برای دستگاههای الکترونیکی پیشرفته به ویژه در مقیاسهای میکرو و نانو از مسائل مهمی میباشد که به طور مستقیم بر کارآیی سیستم تأثیرگذار است. یکی از تکنولوژیهای کارآمد در این زمینه، استفاده از میکروکانال گرماگیر جهت افزایش عملکرد حرارتی میباشد که امروزه تحقیقات فراوانی بر روی آن صورت میگیرد. هدف این پژوهش، بررسی عددی اندازهی نانوذرات بر عملکرد حرارتی یک میکروکانال گرماگیر ذوزنقهای شکل میباشد. در مطالعهی حاضر، کاربرد نانوسیالهای آب – آلومینا (Al2O3) و آب – CuO با استفاده از دیدگاه دوفازی اولرین – اولرین مدلسازی شده است و حل معادلات پیوستگی، مومنتوم و انرژی به روش حجم محدود با معیار همگرایی 〖10〗^(-6) توسط نرمافزار فلوئنت صورت گرفته است. همچنین از آنجایی که در بیشتر مطالعات انجام شده، نانوسیال به عنوان یک سیال همگن (تکفاز) شبیهسازی شده است مقایسهای میان مدلسازی دوفازی حاضر با مدلسازی همگن صورت گرفته است و مشخص شد که نتایج مدل دوفازی 8/13 % بهتر از نتایج تک فازی ادبیات فن است. اگرچه افزودن هر دو نانوذره باعث افزایش انتقال حرارت در میکروکانال میشود اما نتایج نشان میدهند با افزایش قطر نانوذرات، نرخ انتقال حرارت کاهش مییاب، به طوری که (Al2O3) دارای کاهش 63/6 % و CuO دارای کاهش 022/5 % است که در این بین، نانوذرات آلومینا دارای ضریب انتقال حرارت کوچکتری نسبت به نانوذرات CuO می-باشند. از اینرو، نانوسیال آب – CuO برای هندسهی ذوزنقهای شکل، مناسبتر بوده و با بهینهسازی اندازهی ذرات میتوان بازده حرارتی سیستم را به حداکثر رساند.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_828_ebafa29f148482c334ef6e257584ccef.pdf
2016-12-21
275
284
10.22044/jsfm.2016.828
میکروکانال گرماگیر
نانوسیال
دوفازی
روش حجم محدود
قطر نانوذرات
احسان
غلامیان
e.gholamian@ut.ac.ir
1
دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران
LEAD_AUTHOR
وحید
زارع
v.zare@uut.ac.ir
2
استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه، ایران
AUTHOR
سید مصطفی
موسوی
mostafa.mousavi69@gmail.com
3
کارشناس ارشد مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
AUTHOR
[1] Tuckerman DB, Pease RFW (1981) High-performance heat sinking for VLSI. IEEE Electron Devices Lett. EDL 2: 126-129.
1
[2] Toh KC, Chen XY, Chai JC (2002) Numerical computation of fluid flow and heat transfer in microchannels. Int J Heat Mass Tran 45: 5133-5141.
2
[3] Peng XF, Peterson GP (1996) Convective heat transfer and flow friction for water flow in microchannels structures. Int J Heat Mass Tran 39: 2599-2608.
3
[4] Peng XF, Peterson GP (1995) The effect of thermofluid and geometrical parameters on convection of liquids through rectangular microchannels. Int J Heat Mass Tran 38: 755-758.
4
[5] Tiselj I, Hetsroni G, Mavco B, Mosyak A, Pogrebnyak E, Segal Z (2004) Effect of axial conduction on the heat transfer in microchannels. Int J Heat Mass Tran 47: 2551-2565.
5
[6] Murshed SMS, Leong KC, Yang C (2008) Thermophysical and electrokinetic properties of nanofluids – a critical review. Appl Therm Eng 28: 2109-2125.
6
[7] Wen D, Lin G, Vafaei S, Zhang K (2009) Review of nanofluids for heat transfer applications. Particuology 7: 141-150.
7
[8] Li Y, Zhou J, Tung S, Schneider E, Xi S (2009) A review on development of nanofluid preparation and characterization. Powder Technol 196: 89–101.
8
[9] Murshed SMS, Leong KC, Yang C (2009) A combined model for the effective thermal conductivity of nanofluids. Appl Therm Eng 29: 2477-2483.
9
[10] Choi SUS (1995) Enhancing thermal conductivity of fluids with nanoparticles. ASME Fed 231: 99-103.
10
[11] Eastman J, Choi U, Li S, Thompson L, Lee S (1996) Enhanced thermal conductivity through the development of nanofluids. MRS Proc Cambridge University Press.
11
[12] Yu W, France D, Chi S, Routbort J (2007) Review and assessment of nanofluid technology for transportation and other applacations. Argonne National Laboratory (ANL).
12
[13] Li CH, Peterson GP (2007) The effect of particle size on the effective thermal conductivity of Al2O3-water nanofluids. J Appl Phys 101: 044312-044312.
13
[14] Abbasi H, Aghanajafi C (2006) Evaluation of heat transfer augmentation in a nanofluid-cooled microchannel heat sink. J Fusion Energy 25: 187-196.
14
[15] Anoop KB, Sundararajan T, Das SK (2009) Effect of particle size on the convective heat transfer in nanofluid in the developing region. Int J Heat Mass Tran 52: 2189-2195.
15
[16] Teng TP, Hung YH, Teng TC, Moa HE, Hsu HG (2010) The effect of alumina/water nanofluid particle size on thermal conductivity. Appl Therm Eng 30: 2213-2218.
16
[17] Moraveji MK, Darabi M, Haddad SMH, Davarnejad R (2011) Modeling of convective heat transfer of a nanofluid in the developing region of tube flow with computational fluid dynamics. Int Commun Heat Mass 38: 1291-1295.
17
[18] Eastman J, Choi U, Li S, Soyez G, Thampson L, DiMelfi R (1999) Novel thermal properties of nanostructured materials. JMNM 2: 629-634.
18
[19] Kalteh M, Abbasi A, Saffar-Avval M, Harting J (2011) Eulerian-Eulerian two-phase numerical simulation of nanofluid laminar forced convection in a microchannel. Int J Heat Fluid Fl 32: 107-116.
19
[20] Kalteh M, Abbasi A, Saffar-Avval M, Frijns A, Darhuber A, Harting J (2012) Exprimental and numerical investigation of nanofluid forced convection inside a wide microchannel heat sink. Appl Therm Eng 36: 260-268.
20
[21] Tokit EM, Mohammed HA, Yusoff MZ (2012) Thermal performance of optimized interrupted microchannel heat sink (IMCHS) using nanofluids. Int Commun Heat Mass 39: 1595-1604.
21
[22] Seyf HR, Feizbakhshi M (2012) Computational analysis of nanofluid effects on convective heat transfer enhancement of micro-pin-fin heat sinks. Int J Therm Sci 58: 168-179.
22
[23] Tahir S, Mital M (2012) Numerical investigation of laminar nanofluid developing flow and heat transfer in a circular channel. Appl Therm Eng 39: 8-14.
23
[24] Arani AAA, Amani J (2013) Experimental investigation of diameter effect on heat transfer performance and pressure drop of TiO2-water nanofluid. Exp Therm Fluid Sci 44: 520-533.
24
[25] Lee S, Choi SUS, Li S, Eastman JA (1999) Measuring thermal conductivity of fluids containing oxide nanoparticles. J Heat Trans-T ASME 121: 280-289.
25
[26] Chein R, Huang G (2005) Analysis of microchannel heat sink performance using nanofluids. Appl Therm Eng 25: 3104-3114.
26
[27] Seyf HR, Nikaaein B (2012) Analysis of Brownian motion and particle size effects on the thermal behavior and cooling performance of microchannel heat sinks. Int J Therm Sci 58: 36-44.
27
[28] Chein R, Chuang J (2007) Experimental microchannel heat sink performance studies using nanofluids. Int J Therm Sci 46: 57-66.
28
[29] Tsai TH, Chein R (2007) Performance analysis of nanofluid-cooled microchannel heat sinks. Int J Heat Fluid Fl 28: 1013-1026.
29
[30] Maiga SEB, Palm SJ, Nguyen CT, Roy G, Galanis N (2005) Heat transfer enhancement by using nanofluids in forced convection flows. Int J Heat Fluid Fl 26: 530-546.
30
[31] Mohammed HA, Gunnasegaran P, Shuaib NH (2010) Heat transfer in rectangular microchannels heat sink using nanofluids. Int Commun Heat Mass 37: 1496-1503.
31
[32] Incropera FP, DeWitt DP, Bergman TL, Lavine AS (2007) Fundamentals of heat and Mass transfer. 6th edn. Wiley, Hoboken.
32
[33] Corcione M (2011) Empirical correlating equations for predicting the effective thermal conductivity and dynamic viscosity of nanofluids. Energy Convers Manage 52: 789-793.
33
[34] Mohammed HA, Gunnasegaran P, Shuaib NH (2011) Influence of various base nanofluids and substrate materials on heat transfer in trapezoidal microchannel heat sinks. Int Commun Heat Mass 38: 194-201.
34
[35] FLUENT 6.3 User's Guide, Fluent Inc., 2006-09-20.
35
[36] Syamlal M, Gidaspow Dimitri (1985) Hydrodynamics of fluidization: Prediction of wall to bed heat transfer coefficients. AIChE J 31: 127-135.
36
[37] Schiller L, Naumann Z (1935) Verein Deutscher Ingenieure (VDI) 77: 318.
37
[38] Patankar SV (1980) Numerical heat transfer and fluid flow. Hemisphere Publishing Corporation, Washington D.C., ISBN: 0-07-048740-5
38
[39] Versteeg HK, Malalasekera W (1995) An introduction to Computational Fluid Dynamics the Finite Volume Method. Second Ed. Longman Scientific & Technical, England.
39
[40] VanDoormal JP, Raithby GD (1984) Enhancements of the SIMPLE method for predicting incompressible fluid flows. Numer Heat Transfer 7: 147-163.
40
[41] Hetsroni G, Mosyak A, Pogrebnyak E, Yarin LP (2005) Heat transfer in microchannels: comparison of experiments with theory and numerical results. Int J Heat Mass Tran 48: 5580-5601.
41
ORIGINAL_ARTICLE
تحلیل آزمایشگاهی و عددی پیل سوختی پلیمری با یک کانال مارپیچ متقارن جدید
در این مقاله ابتدا یک پیل سوختی پلیمری با الگوی جدید کانال جریان، با عنوان الگوی کانال مارپیچ متقارن (جدید) طراحی و ساختهشده است. پیل ساختهشده دارای توان نامی حدود 10 وات، مساحت ناحیه فعال 25 سانتیمتر مربع و دارای غشاء نفیون-117 میباشد. با استفاده از دستگاه تست پیل سوختی اثر دما و رطوبت نسبی گازهای سمت کاتد بر عملکرد آن (نمودار ولتاژ – چگالی جریان پیل) موردبررسی قرارگرفته است. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که پیل ساختهشده قادر است ماکزیمم چگالی توان (حدود 45/0 وات بر سانتیمتر مربع) را تولید نماید. سپس مدلسازی عددی سهبعدی و کامل پیل سوختی ساختهشده (شامل همه 9 لایه پیل سوختی) و در ابعاد واقعی انجامشده است. بدین منظور، معادلات دیفرانسیل پارهای همبسته شده غیرخطی بقاء جرم، بقاء اندازه حرکت (مؤمنتم)، بقاء اجزاء، بقاء انرژی و شارژ به همراه روابط سینتیک الکتروشیمیایی در نواحی مختلف پیل بهصورت الگوی تک ناحیهای و تک فاز (فقط فاز گاز) تدوین و به کمک نرمافزار تجاری فلوئنت حلشدهاند. نتایج مدلسازی عددی نشان میدهد که کانال مارپیچ متقارن (جدید) قادر است حتی در چگالیهای جریان بالا توزیع دما و غلظت مطلوبی را در سراسر ناحیه فعال ایجاد نماید.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_829_bd867c47f6057ed095a867350a7daf69.pdf
2016-12-21
285
300
10.22044/jsfm.2016.829
پیل سوختی پلیمری
کانال جدید
شبیهسازی عددی
طراحی و ساخت
حسین
رجبیان
hosseinrajabian85@gmail.com
1
دانشجوی فوق لیسانس، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان
AUTHOR
حسین
امیری
hosseinamiri2010@gmail.com
2
هیات علمی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته
LEAD_AUTHOR
مجتبی
رحیمی
rahimi_bam@yahoo.com
3
گروه فیزیک و گروه پیل سوختی حرارت بالا، دانشگاه ولیعصر (عج) رفسنجان، رفسنجان
AUTHOR
سید محمد باقر
مرعشی
smb_marashi@vru.ac.ir
4
کارشناس آزمایشگاه، گروه فیزیک و گروه پیل سوختی حرارت بالا، دانشگاه ولیعصر(عج) رفسنجان، رفسنجان
AUTHOR
علیرضا
عرب سلغار
5
استادیار،گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ولی عصر (عج) رفسنجان، رفسنجان، ایران
AUTHOR
[1] Akhtar N, Qureshi A, Scholta J, Hartnig C, Messerschmidt M, Lehnert W (2009) Investigation of water droplet kinetics and optimization of channel geometry for PEM fuel cell cathodes. Int J Hydrogen Energ 34(7): 3104-3111.
1
[2] Mench M, Wang C, Ishikawa M (2003) In situ current distribution measurements in polymer electrolyte fuel cells. J Electrochem Soc 150(8): A1052-A1059.
2
[3] Hontanon E, Escudero M, Bautista C, Garcıa-Ybarra P, Daza L (2000) Optimisation of flow-field in polymer electrolyte membrane fuel cells using computational fluid dynamics techniques. J Power Sources 86(1): 363-368.
3
[4] Grujicic M, Zhao C, Chittajallu K, Ochterbeck J (2004) Cathode and interdigitated air distributor geometry optimization in polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cells. Mat Sci Eng B-Solid 108(3): 241-252.
4
[5] Manso AP, Marzo FF, Mujika MG, Barranco J, Lorenzo A (2011) Numerical analysis of the influence of the channel cross-section aspect ratio on the performance of a PEM fuel cell with serpentine flow field design. Int J Hydrogen Energ 36(11): 6795-6808.
5
[6] Watkins DS, Dircks KW, Epp DG (1992) Fuel cell fluid flow field plate. Google Patents.
6
[7] Yang WJ, Wang HY, Kim YB (2014) Channel geometry optimization using a 2D fuel cell model and its verification for a polymer electrolyte membrane fuel cell. Int J Hydrogen Energ 39(17): 9430-9439.
7
[8] Jaruwasupant N, Khunatorn Y (2011) Effects of difference flow channel designs on proton exchange membrane fuel cell using 3-D model. Energy Procedia 9: 326-337.
8
[9] Liu HC, Yan WM, Soong CY, Chen F (2005) Effects of baffle-blocked flow channel on reactant transport and cell performance of a proton exchange membrane fuel cell. J Power Sources 142(1): 125-133.
9
[10] Wang XD, Duan YY, Yan WM (2007) Novel serpentine-baffle flow field design for proton exchange membrane fuel cells. J Power Sources 173(1): 210-221.
10
[11] Atyabi SA, Afshari E, Adami M (2014) Effects of baffle-blocked flow cathode channel on reactant transport and cell performance of a PEMFC. Modares Mech Eng 14(4): 158-166. (In Persian)
11
[12] Heidari S, Afshari E (2015) Comparison between different models of polymer membrane fuel cell using a metal foam as a flow distributor. Modares Mech Eng 15:(3). (In Persian)
12
[13] Taccani R, Zuliani N (2011) Effect of flow field design on performances of high temperature PEM fuel cells: Experimental analysis. Int J Hydrogen Energ 36(16): 10282-10287.
13
[14] Wang XD, Duan YY, Yan WM, Peng XF (2008) Local transport phenomena and cell performance of PEM fuel cells with various serpentine flow field designs. J Power Sources 175(1): 397-407.
14
[15] Wang XD, Zhang XX, Yan WM, Lee DJ, Su A (2009) Determination of the optimal active area for proton exchange membrane fuel cells with parallel, interdigitated or serpentine designs. Int J Hydrogen Energ 34(9): 3823-3832.
15
[16] Chen YS, Peng H (2011) Predicting current density distribution of proton exchange membrane fuel cells with different flow field designs. J Power Sources 196(4): 1992-2004.
16
[17] Ramos-Alvarado B, Hernandez-Guerrero A, Juarez-Robles D, Li P (2012) Numerical investigation of the performance of symmetric flow distributors as flow channels for PEM fuel cells. Int J Hydrogen Energ 37(1): 436-448.
17
[18] Aiyejina A, Sastry MKS (2011) PEMFC flow channel geometry optimization: A review. J Fuel Cell Sci Tech 9(1): 011011-011011.
18
[19] Manso AP, Marzo FF, Barranco J, Garikano X, Garmendia Mujika M (2012) Influence of geometric parameters of the flow fields on the performance of a PEM fuel cell. A review. Int J Hydrogen Energ 37(20): 15256-15287.
19
[20] Liu H, Li P, Juarez-Robles D, Wang K, Hernandez-Guerrero A (2014) Experimental study and comparison of various designs of gas flow fields to PEM fuel cells and cell stack performance. Front Energy Res 2.
20
[21] Hassanzadeh H, Ferdowsara A, Barzagary M (2014) Modeling of two phase flow in the cathode of gas diffusion layer of proton exchange membrane fuel cell. Modares Mech Eng 14(2): 55-62. (In Persian)
21
[22] Obayopo SO, Bello-Ochende T, Meyer JP (2012) Modelling and optimization of reactant gas transport in a PEM fuel cell with a transverse pin fin insert in channel flow. Int J Hydrogen Energ 37(13): 10286-10298.
22
[23] Khazaee I, Sabadbafan H (2016) Numerical study of changing the geometry of the flow field of a PEM fuel cell. Heat Mass Transfer 52(5): 993-1003.
23
[24] Cao TF, Mu YT, Ding J, Lin H, He YL, Tao WQ (2015) Modeling the temperature distribution and performance of a PEM fuel cell with thermal contact resistance. Int J Heat Mass Tran 87: 544-556.
24
[25] Afshari E, Jazayeri S (2009) Analyses of heat and water transport interactions in a proton exchange membrane fuel cell. J Power Sources 194(1): 423-432.
25
[26] Khazaee I (2013) Effect of placing different obstacles in flow fields on performance of a PEM fuel cell: numerical investigation and experimental comparison. Heat Mass Transfer 49(9): 1287-1298.
26
[27] Jeon D, Greenway S, Shimpalee S, Van Zee J (2008) The effect of serpentine flow-field designs on PEM fuel cell performance. Int J Hydrogen Energ 33(3): 1052-1066.
27
[28] O'Hayre RP, Cha SW, Colella W, Prinz FB (2006) Fuel cell fundamentals. John Wiley & Sons, New York.
28
ORIGINAL_ARTICLE
مطالعه عددی اثرات موقعیتهای طولی و عمودی کانارد بر توزیع فشار و ضرایب آیرودینامیکی یک مدل بال هواپیمای مانورپذیر
در این تحقیق، اثرات کانارد و موقعیت های طولی و عمودی آن بر توزیع فشار و ضرآیب آیرودینامیکی یک مدل بال هواپیمای مانورپذیر، با استفاده از شبیه سازی عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. بررسی ها در عدد رینولدز 105×5 و در زوایای حمله مختلف با استفاده از شبکه ی بی سازمان و مدل آشفتگی تنش رینولدز انجام شده است. بال و کانارد مثلثی شکل اند و کانارد در موقعیت های طولی جلو، وسط و عقب و موقعیت های عمودی بالا، وسط و پایین نسبت به بال قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که برای ترکیب مدل بدون کانارد، تا زاویه حمله 25 درجه، تطابق بسیار خوبی بین داده های تجربی و حل عددی وجود دارد. اضافه نمودن کانارد باعث می شود که گردابه روی سطح بالایی بال، قوی تر و بزرگ تر شود. همچنین، برای موقعیت های مختلف طولی و عمودی کانارد، دنباله ناشی از گردابه کانارد از روی بال اصلی عبور می کند. ضمناً، برای حالتی که کانارد در موقعیت جلو و بالا نسبت به امتداد بال اصلی قرار گرفته باشد، بیشترین مقدار نیروی برآ بدست می آید. همچنین، کمترین مقدار نیروی پسا مربوط به حالتی است که کانارد نزدیک به بال اصلی و در امتداد محور آن باشد. به هر حال، بیشترین مقدار بازده آیرودینامیکی مربوط به حالتی است که کانارد در موقعیت پایین- جلو قرار گرفته باشد.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_826_2406a1af79315c8c1152f5ff502a91b7.pdf
2016-12-21
301
316
10.22044/jsfm.2016.826
بال مثلثی
کانارد
موقعیت های طولی و عمودی کانارد
توزیع فشار
ضرایب آیرودینامیکی
احمد
شرفی
a_sharafi@alum.sharif.edu
1
مربی، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه علوم و فنون هوایی شهید ستاری، تهران
AUTHOR
مهدی
رمضانی زاده
ramezanizadeh@gmail.com
2
دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه علوم و فنون هوایی شهید ستاری
LEAD_AUTHOR
انور
احمدخواه
a_mahdy15@yahoo.com
3
مربی، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه علوم و فنون هوایی شهید ستاری، تهران
AUTHOR
[1] Agnew JW, Lyerla GW, Grafton SB (1980) The linear and non-linear aerodynamics of three surface aircraft concepts. AIAA 80-1581: 211-221.
1
[2] شرفی الف، سلطانی مر (1389) اثرات شکل و موقعیت پیش بال روی توزیع فشار بال یک مدل هواپیمای مانورپذیر. نشریه علمی پژوهشی مهندسی هوانوردی 31-11 :(1)12.
2
[3] Hummel D (1989) Effect of canard position on the aerodynamic characteristics of a close-coupled canard configuration at low speed. AGARD-CP-465, pp. 7-1 to 7-8
3
[4] Behrbohm H (1965) Basic low speed aerodynamics of the short-coupled canard configuration of small aspect ratio.SABB TN-60.
4
[5] Er-El J, Seginer A (1985) Vortex trajectories and breakdown on wing-canard configuration. J Aircraft. 22(8): 641-648.
5
[6] عباسی الف (1379) بررسی اثرات کانارد روی توزیع فشار بال مدل یک جنگنده با قابلیت مانور بالا. پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شریف.
6
[7] Hummel H, Oelker HC (1994) Low-speed characteristics for the wing-canard configuration of the international vortex flow experiment. J Aircraft 31(4): 868-878.
7
[8] Bergmann A, Hummel D (2001) Aerodynamic effects of canard position on a wing body configuration in symmetrical flow. AIAA 2001-0116:1-15.
8
[9] سلطانی مر، شرفی الف، دهقان منشادی م (1387) بررسی میدان سرعت حول یک ترکیب بال کانارد با استفاده از روش­های تجربی و شبکه عصبی. مجله علمی و پژوهشی شریف 143-135 :(46)24.
9
[10] Manshadi MD, Sharafi A, Soltani MR (2012) An experimental investigation of the effects of canard position on the aerodynamic forces of a fighter type configuration model. Jast 9(2): 15-24.
10
[11] Soltani MR, Askari F, Davari AR, Nayebzadeh A (2010) Effects of canard position on wing surface pressure. Scintia Iranica J, Trans B: Mech Eng 17(2): 136-145.
11
[12] سلطانی مر، داوری ع­ر، ایزدخواه م (1391) تأثیر موقعیت عمودی کانارد بر میدان سرعت روی بال مثلثی. مجله علمی و پژوهشی شریف 21-15 :(1)3-28.
12
[13] Samimi S, Davari AR, Soltani MR (2013) Canard- wing interactions in subsonic flow. Iranian J Sci Technol 37(M2): 133-147.
13
[14] Davari AR, Askari F, Soltani MR (2015) Canard flow improvement in a split canard configuration. J Aerospace Eng 229(6): 1076-1087.
14
[15] Kolmogorov AN (1991) Local structure of turbulence in incompressible viscous fluid for very large reynolds number. Math Phys Sci 434(1890): 9-13.
15
[16] Launder BE, Spalding DB (1972) Lecture in mathematical methods of turbulence. Academic Press, London, England.
16
ORIGINAL_ARTICLE
تأثیر نسبت ابعاد مدل به نمونه اصلی در بار وارد بر سیلندر در مسائل جریان با سطح آزاد
برای بررسی تجربی و عددی مسائل با سطح آزاد باید در ابتدا مسأله آنالیز ابعادی شود. این آنالیز بدان علت انجام می گیرد تا اعداد بدون بعد مسأله تعیین شوند. پس از تعیین این اعداد در بررسی تجربی پدیده، مجموعه آزمایشگاهی و نمونه باید به گونه ای انتخاب شوند که اعداد بدون بعد پدیده اصلی در ابعاد واقعی با اعداد بدون بعد نمونه آزمایشگاهی یکی باشند. در مسائل سطح آزاد، متأسفانه در بررسی های تجربی تنها به یکی از این اعداد توجه می شود. باید توجه داشت در صورتی که در مطالعه تجربی همه اعداد بی بعد مد نظر قرار نگیرند، خود نتایج تجربی در ابعاد کوچک یا بزرگ نسبت به نمونه اصلی اختلاف زیادی دارند و این اختلاف به ابعاد مدل بستگی دارد. با توجه به این که در سالیان اخیر مسئله سیلندر قائم قرار گرفته در جریان سطح آزاد مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته است، لذا در این تحقیق به بررسی تأثیر ابعاد مدل در نتایج نیروی وارد بر مدل در مقایسه با نیروی وارد بر نمونه اصلی پرداخته شده است تا میزان وابستگی خطای مدل سازی روش آزمایشگاهی بر حسب مقیاس مدل مشخص شود. این تحقیق نشان می دهد که نتایج عددی مدل در صورت برقراری تشابه کامل بین نمونه اصلی و مدل در هر مقیاسی با نتایج نمونه اصلی هم خوانی دارد در صورتی که نتایج روش آزمایشگاهی که از تشابه غیر کامل برخوردار است، بسیار وابسته به ابعاد مدل میباشد.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_827_a0c81992d49316579f2b83b9ed962d53.pdf
2016-12-21
317
328
10.22044/jsfm.2016.827
سیلندر
مدل
نمونه اصلی
نیروی درگ
هژبر
ادهمی
adhami.hozhabr@yahoo.com
1
دانشجوی دکترای تخصصی، مهندسی مکانیک، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران
LEAD_AUTHOR
نادر
پورمحمود
n.pormahmood@urmia.ac.ir
2
دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران
AUTHOR
مسعود
رشیدزاده
m.rashidzadeh@yahoo.com
3
دانشجوی دکترای تخصصی، مهندسی مکانیک، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران
AUTHOR
[1] Fox RW, Pritchard PJ, McDonald AT (2007) Introduction to fluid mechanis.
1
[2] Shames, Irving H (2003) Mechanics of Fluides. McGraw-Hill.
2
[3] Chakrabartia SK, DL Kriebel, Berek EP (1997) Forces on a single pile caisson in breaking waves and current. APPL OCEAN RES 19(2):113-140.
3
[4] Chaplin JR, Teigen P (2003) Steady flow past a vertical surface-piercing circular cylinder. J Fluid Struct 18(s 3–4): 271-285.
4
[5] Koo B, Suh J (2010) Simulation of two-phase flow past a vertical surface-piercing cylinder. 8th Int. Conf. on Nanochannels, August 1-5, Montreal, Canada.
5
[6] Yu G, Avital E (2006) Large eddy simulation of flow past free surface piercing circular cylinders. 7th Int. Conf. on HydroScience and Eng. Philadelphia, USA September 10-13, (ICHE 2006).
6
[7] Harlow F, Welch JE (1965) Numerical calculation of time-dependent viscous incompressible flow of fluid with a free surface. Phys Fluid 1: 2182-2189.
7
[8] Cassio MO, Murilo FT, Jose AC, Sean M (2008) An implicit technique for solving low Reynolds number moving free surface flows. J comput Phys 1: 7446-7468.
8
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی عملکرد بهینه هواگرمکن های خورشیدی با چیدمان موانع در کانال عبور هوا، به کمک منطق فازی
در این مقاله با استفاده از منطق فازی عملکرد بهینه سه نوع هوا گرمکن خورشیدی با تعداد پوشش شفاف متفاوت و با آرایش و بدون آرایش موانع بر روی صفحه جاذب در کانال هوا، در گسترده ای از نرخ دبی حجمی و در محدوده ی زاویه ای قرار گیری 0 تا 30 درجه نسبت به افق و رو به جنوب، با محاسبه بازده انرژی و بازده اگزرژی بررسی شده و همچنین با شبیه سازی رفتار جریان، اثر چینش موانع بر جریان هوای عبوری مطالعه شده. با قرارگیری موانع بر روی صفحه جاذب علاوه بر متلاطم نمودن جریان، با هدایت هوا به تمام فضای کانال، باعث طولانی تر شدن مسیر حرکت هوا در کانال شده و در نتیجه هوا فرصت بیشتری برای انتقال حرارت خواهد داشت. هواگرمکن با دو پوشش شفاف و با آرایش موانع بر روی صفحه جاذب در میان سه حالت بررسی شده دارای بهترین عملکرد بوده به طوری که تحلیل منطق فازی میزان دبی حجمی بهینه را از دیدگاه انرژی در محدوده 85 تا 90 و از دیدگاه اگزرژی در محدوده 40 تا 50 مترمکعب بر ساعت بر متر مربع در زاویه قرار گیری 0 تا 5 درجه پیش بینی می نماید. همچنین مقایسه تحلیل منطق فازی با تحلیل تجربی نشان می دهد منطق فازی یک روش قدرتمند در تحلیل انرژی و اگزرژی برای هواگرمکن خورشیدی می باشد، زیرا این روش علاوه بر پیش بینی نتایج در کل گسترده دبی هوای ورودی و زاویه قرارگیری هواگرمکن، در مقایسه با نتایج تجربی خطای حداکثری 37/1درصدی را تجربه می نماید.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_905_5f991f38b5bb9982d1b43a97e6c2b6d6.pdf
2016-12-21
329
341
10.22044/jsfm.2017.905
منطق فازی
هواگرمکن خورشیدی
اگزرژی
دبی حجمی بهینه
شهرام
یاری
shahramyari66@yahoo.com
1
دانشجوی کارشناسی ارشد، کرمانشاه، دانشگاه رازی، دانشکده فنی مهندسی
LEAD_AUTHOR
حبیب الله
صفرزاده
habibsafarzadeh@yahoo.com
2
استادیار، کرمانشاه، دانشگاه رازی، دانشکده فنی مهندسی
AUTHOR
[1] Yeh HM, Ho CD (2009) Effect of external recycle on the performance of flat plate solar air heaters with internal fins attached. Renew Energy 34: 1340-1347.
1
[2] Esen H (2008) Experimental energy and exergy analysis of a double-flow solar air heater having different obstacles on absorber plates. Build Environ 43(6): 1046-1054.
2
[3] Gill RS, Sukhmeet S, ParmPal S (2012) Low cost solar air heater. Energ Convers Manage 57: 131-142.
3
[4] Prasad SB, Saini JS, Singh MK (2009) Investigation of heat transfer and friction characteristics of packed bed solar air heater using wire mesh as packing material. Sol Energy 83(5): 773-783.
4
[5] Karsli S (2007) Performance analysis of new-design solar air collectors for drying applications. Renew Energ 32(10): 1645-1660.
5
[6] Farahat S, Sarhaddi F, Ajam H (2009) Exergetic optimization of flat plate solar collectors. Renew Energ 34(4): 1169-1174.
6
[7] Torres-Reyes E, Navarrete-Gonzalez JJ, Cervantes-de Gortari JG (2004) Thermodynamic optimization as an effective tool to design solar heating systems. Energy 29: 2305-2315.
7
[8] Bejan A (2006) Advanced engineering thermodynamics. Wiley Interscience Pub.
8
[9] Dincer I (2000) Thermodynamic, exergy andenvironmental impact. Energ Sourc 22(8): 723-732.
9
[10] Ucar A, Inalli M (2006) Thermal and exergy analysis of solar air collectors with passive augmentation techniques. Int Commun Heat Mass Transfer 33: 1281-1290
10
[11] Aleta D, Bigili E, Ertekin C, Yaldiz O (2010) Experimental investigation of three different solar air heaters: Energy and exergy analyses. Appl Energ 87(10): 2953-2973
11
[12] Kaushik SC, Abhyanker YP, Bose S, Mohan S (2001) Exergoeconomic evaluation of a solar thermal power plant. Int G Sol Energy 21: 239-314
12
[13] Zadeh LA (1965) Fuzzy sets. J Inf Control 8: 338e353.
13
[14] Belarbi K, Titel F, Bourebia W, Benmahammed K (2005) Design of Mamdani fuzzy logic controllers with rule base minimisation using genetic algorithm. J Eng Appl Artif Intell 18: 875e880.
14
[15] Sugeno M (1985) Industrial Applications of fuzzy control. Elsevier, Amsterdam.
15
[16] The MathWorks. Fuzzy Logic Toolbox User’s Guide, Inc., 3 Apple Hill Drive, Natick, 1995-2007.
16
[17] Pedrycz W (1994) Why triangular membership functions? Fuzzy Set Syst 64(1):21-30.
17
[18] کیا س م (1389) منطق فازی در مطلب. تهران، انتشارات کیان رایانه سبز 174-178.
18
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی انتقال حرارت جابجایی اجباری نانوسیال آب-مس روی یک گوه دما ثابت با استفاده از معادلات لایه مرزی
در این مقاله انتقال حرارت جابجایی اجباری آرام ناشی از حرکت نانوسیال آب-مس بر روی یک گوه به روش عددی بررسی در این مقاله انتقال حرارت جابجایی اجباری آرام ناشی از حرکت نانوسیال آب-مس بر روی یک گوه به روش عددی بررسی شده است. برای این منظور معادلات مومنتوم و انرژی با تقریب لایه مرزی ساده شدهاند و سپس با معرفی پارامتر تشابهی مناسب معادلات با مشتق جزیی به معادلات دیفرانسیل با مشتق معمولی تبدیل شدهاند و در نهایت به روش عددی کلر- باکس و اختلاف محدود به صورت ضمنی حل شدهاند. اثر درصد حجمی نانوذرات و زاویه گوه بر روی میدان جریان، ضریب اصطکاک و میزان انتقال حرارت بررسی شده است. نتایج عددی برای پروفیلهای بیبعد سرعت و دما، ضریب اصطکاک محلی و نوسلت محلی بدست آمدهاند. با افزودن نانوذرات، ضخامت لایه مرزی هیدرودینامیکی کاهش و ضخامت لایه مرزی حرارتی افزایش یافته است. نتایج حاصل نشان میدهد که افزودن نانوذرات ضریب اصطکاک و نوسلت را افزایش میدهد و افزایش زاویه گوه نیز همین رفتار را بر روی پارامترهای مورد نظر دارد.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_867_bd69e75fd9b8d88e4e466a1a50269d1f.pdf
2016-12-21
343
353
10.22044/jsfm.2017.867
: لایه مرزی
حل تشابهی
نانوسیال
گوه
نوسلت
افراسیاب
رئیسی
raisi@eng.sku.ac.ir
1
دانشیار مهندسی مکانیک، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد
LEAD_AUTHOR
عباس
کسایی پور
kasaeipoor@stu.sku.ac.ir
2
دانشجوی دکتری، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه اصفهان، اصفهان
AUTHOR
[1] آقانجفی س، سعیدی ع (1392) حل عددی اثر میدان مغناطیسی یکنواخت بر انتقال حرارت جابجایی آزاد از روی صفحهای عمودی. مجله علمی پژوهشی مکانیک سازهها و شارهها 75-65 :(2)3.
1
[2] تطهیری غر، پوریوسفی غح، دوست محمودی عر، میرزایی م (1392) بررسی تجربی اثر مانع دی الکتریک در سرعت القایی در لایه مرزی هوای ساکن با مقایسه باد کرونا پلاسمای DBD جریان مستقیم و متناوب. مجله علمی پژوهشی مکانیک سازهها و شارهها 110-103 :(4)3.
2
[3] فلاح پور ن، حقیری ع، مانی م، کلانتری م ح (1394) بررسی تجربی لایه مرزی روی یک ایرفویل مافوق بحرانی نوسانی (پیچ) در جریان تراکم پذیر با استفاده از سنسورهای فیلم داغ. مجله علمی پژوهشی مکانیک سازهها و شارهها 184-173 :(3)5.
3
[4] White FM (1993) Fluid mechanics. 3rd edn. McGraw-Hill, New York.
4
[5] Sakinda BC (1961) Bouundary layer behavior on continuous solid surface: II. Boundary layer behavior on continuous flat surface. AIChE J 7 (1): 221-225.
5
[6] Aydin O, Kaya A (2005) Laminar boundary layer flow over a horizontal permeable flat plate. Applied Mathematics and Computation A 161: 229-240.
6
[7] Steinrück H (2001) A review of the mixed convection boundary-layer flow over a horizontal cooled plate. GAMM Mitteilung Heft 2: 127-158.
7
[8] Kays WM, Crawford ME (1993) Convective heat and mass transfer. 3rd edn. McGraw-Hill, New York.
8
[9] ضیائی­راد م، کسایی­پور ع (1393) مطالعه عددی حل تشابهی جریان لایه مرزی جابجایی ترکیبی برای نانوسیال آب- مس از روی یک صفحه افقی. مجله علمی پژوهشی مهندسی مکانیک تربیت مدرس شارهها 198-190 :(12)14.
9
[10] Khan WA, Culham R, Haq RU (2015) Heat transfer analysis of MHD water functionalized carbon nanotube flow over a static/moving wedge. J Nanomater 2015(112): 1-13.
10
[11] Rahman MM, Rosca AV, Pop I (2015) Boundary layer flow of a nanofluid past a permeable exponentially shrinking surface with convective boundary condition using Buongiorno’s model. Int J Numer Method H 25(2): 299-319.
11
[12] Hayat T, Muhammad T, Shehzad SA, Alsaedi A (2015) Similarity solution to three dimensional boundary layer flow of second grade nanofluid past a stretching surface with thermal radiation and heat source/sink. AIP Advances 5(1): 017107.
12
[13] Farooq U, Zhao YL, Hayat T, Alsaedi A, Liao SJ (2015)Application of the HAM-based Mathematica package BVPh 2.0 on MHD Falkner–Skan flow of nano-fluid. Comput Fluids 111: 69-75.
13
[14] Grosan T, Pop I (2011) Axisymmetric mixed convection boundary layer flow past a vertical cylinder in a nanofluid. Int J Heat Mass Tran 54(15): 3139-3145.
14
[15] Dinarvand S, Abbassi A, Hosseini R, Pop I (2015) Homotopy analysis method for mixed convective boundary layer flow of a nanofluid over a vertical circular cylinder. Therm Sci 19(2): 549-561.
15
[16] Maxwell JC (1873) A treatise on electricity and magnetism. Clarendon Press, Oxford.
16
[17] Choi US (1995) Enhancing thermal conductivity of fluids with nanoparticles. ASME FED 231: 99-103.
17
[18] Masuda H, Ebata A, Teramae K, Hishinuma N (1993) Alteration of thermal conductivity and viscosity of liquid by dispersing ultra-fine particles. (Dispersion of Al2O3, SiO2, and TiO2 Ultra-fineParticles) Netsu Bussei 4: 227.
18
[19] Pak B, Cho YI (1998) Hydrodynamic and heat transfer study of dispersed fluids with submicron metallic oxide particles. Exp Heat Transfer 11(2): 151-170.
19
[20] Ishak A, Nazar R, Pop I (2010) MHD mixed convection boundary layer flow towards a stretching vertical surface with constant wall temperature. Int J Heat Mass Tran 53: 5330-5334.
20
[21] Ishak A, Nazar R, Bachok N, Pop I (2010) MHD mixed convection flow adjacent to a vertical plate with prescribed surface temperature. Int J Heat Mass Tran 53: 4506-4510.
21
[22] Rana P, Bhargava R (2011) Numerical study of heat transfer enhancement in mixed convection flow along a vertical plate with heat source/sink utilizing nanofluids. Comm Nonlinear Sci Numer Simulat 16(11): 4318-4334.
22
[23] Rana P, Bhargava R (2012) Flow and heat transfer of a nanofluid over a nonlinearly stretching sheet: A numerical study. Comm Nonlinear Sci Numer Simulat 17: 212-226.
23
[24] Mahdy A (2012) Unssteady mixed convection boundary layer flow and heat transfer of nanofluids due to stretching sheet. Nucl Eng Des 249: 248-255.
24
[25] Brinkman HC, (1952) The viscosity of concentrated suspensions and solution, The Journal of Chemical Physics, Vol. 20, No. 4, pp. 571-581.
25
[26] Maxwell JC (1873) A treatise on electricity and magnetism, , Oxford University Press, Cambridge, UK, II: 54.
26
[27] Abu-Nada E, Masoud Z, Hijazi A (2008) Natural convection heat transfer enhancement in horizontal concentric annuli using nanofluids. Int Commun Heat Mass 35(5): 657-665.
27
[28] Hoffmann KA, Chiang ST (2000) Computational fluid dynamics. Wichita.
28
[29] Jones DR (1973) Free convection from a semi-infinite plate inclined at a small angle. Quart. J Mech Appl Math 26: 77-98.
29