ORIGINAL_ARTICLE
برداشت انرژی ارتعاشی با استفاده از تیر یک سردرگیر با دولایه پیزوالکتریک
هماکنون برداشت انرژی ارتعاشی با ماده پیزوالکتریک میتواند بیش از 300 میکرووات بر سانتیمتر مربع توان تولید کند و این امر موجب شده تا این روش، به یکی از روشهای مناسب برداشت انرژی برای تأمین توان وسایل الکترونیکی با توان کم مطرح گردد. یکی از مشکلات مهم در تیرهای برداشت کننده انرژی با دو لایه پیزوالکتریک، تولید حداکثر توان با کمترین وزن میباشد. در این مقاله اثر شکل و هندسه تیر یکسردرگیر با دو لایه پیزوالکتریک بر کارایی الکترومکانیکی سیستم مورد بررسی قرار میگیرد. یک مدل تحلیلی با استفاده از تقریبهای تیر رایلی-ریتز برای برداشتکنندههای پیزوالکتریکی دارای دو لایه پیزوالکتریک با هندسه مخروطی ارائه شده است. برای مطالعه اثر تغییرات طول و هندسه تیر یکسردرگیر بر ولتاژ تولیدی، شبیهسازی با استفاده از نرمافزارهای MATLAB و ABAQUS انجام شده است. بهینهسازی طراحی برای رسیدن به حداکثر خروجی انجام شده و مشاهده میگردد که تیرهای مخروطی مثلثی منجر به توزیع یکنواختتر کرنش در لایه پیزوالکتریک شده و لذا موجب افزایش کارایی میشوند.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_945_135be7e835d7129440105b172587f22e.pdf
2017-03-21
1
9
10.22044/jsfm.2017.945
برداشت انرژی ارتعاشی
پیزوالکتریک
توان تولیدی
فرکانس طبیعی
بهینهسازی هندسی
روح اله
حسینی
r.hosseini.mech@gmail.com
1
باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
LEAD_AUTHOR
محمدحسن
لطافتی
mhletafati@gmail.com
2
کارشناس ارشد، دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی مکانیک، تهران، ایران
AUTHOR
سیدسجاد
حسینی مقدم
sajad313@chmail.ir
3
کارشناس ارشد، دانشگاه جامع امام حسین(ع)، دانشکده فنی و مهندسی، تهران، ایران
AUTHOR
[1] Beeby SP, Tudor MJ, White N (2006) Energy harvesting vibration sources for microsystems applications. Meas Sci Technol 17: R175.
1
[2] Erturk A, Inman DJ (2011) Piezoelectric energy harvesting. John Wiley & Sons.
2
[3] Jagtap SN, Paily R (2011) Geometry optimization of a MEMS-based energy harvesting device. in Students' Technology Symposium (TechSym) 265-269.
3
[4] Patel R, McWilliam S, Popov A (2011) A geometric parameter study of piezoelectric coverage on a rectangular cantilever energy harvester. Smart Mater Struct 20(8): 085004.
4
[5] Zhu M, Tiwari A (2010) Design Study of piezoelectric energy-harvesting devices for generation of higher electrical power using a coupled piezoelectric-circuit finite element method. IEEE Trans Ultrason Ferroelect Freq Control 57(2): 427-437.
5
[6] Ben Ayed S, Najar F, Abdelkefi A (2009) Shape improvement for piezoelectric energy harvesting applications. in Signals, Circuits and Systems (SCS) 1-6.
6
[7] Roundy S, Leland ES, Baker J, Carleton E, Reilly E, Lai E (2005) Improving power output for vibration-based energy scavengers. IEEE Pervasive Comput 4(1): 28-36.
7
[8] Hosseini R, Hamedi M (2015) An investigation into resonant frequency of trapezoidal V-shaped cantilever piezoelectric energy harvester. Microsyst Technol 1-8.
8
[9] Yang B, KS Yun (2011) Efficient energy harvesting from human motion using wearable piezoelectric shell structures. in Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems Conference (TRANSDUCERS) 2646-2649.
9
[10] Hu H, Xue H, Hu Y (2007) A spiral-shaped harvester with an improved harvesting element and an adaptive storage circuit. IEEE Trans Ultrason Ferroelect Freq Control 54: 1177-1187.
10
[11] Amin Karami M, Inman DJ (2012) Parametric study of zigzag microstructure for vibrational energy harvesting. J Microelectromech S 21(1): 145-160.
11
[12] Hosseini R, Hamedi M (2016) An investigation into resonant frequency of triangular V-shaped cantilever piezoelectric vibration energy harvester. J Solid Mech 8(3): 560-567.
12
[13] Hosseini R, Nouri M (2016) Shape design optimization of unimorph piezoelectric cantilever energy harvester. J Appl Comput Mech 47(2): 247-259.
13
[14] Thomson W (1996) Theory of vibration with applications. CRC Press.
14
[15] Rao SS (2007) Vibration of continuous systems. John Wiley & Sons.
15
[16] Yang K, Li Z, Jing Y, Chen D, T Ye (2009) Research on the resonant frequency formula of V-shaped cantilevers. in 2009 4th IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems 59-62.
16
[17] Fakhzan AGAMMN (2013) Harvesting vibration energy using piezoelectric material: Modeling, simulation and experimental verification. Mechatron 23: 61-66.
17
[18] Ambrosio R, Gonzalez H, Moreno M, Torres A, Martinez R, Robles E (2014) Study of cantilever structures based on piezoelectric materials for energy harvesting at low frequency of vibration. in Advanced Materials Research 159-163.
18
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی تجربی و عددی پرشدگی قالب و توزیع ضخامت هیدروفرمینگ لولههای خمیده با شعاع انحنا و قطر غیر یکنواخت در قالب با بوشهای متحرک
در شکل دهی قطعات لوله ای به روش هیدروفرمینگ، دستیابی به شکل های با گوشه های تیز بسیار در عمل مشکل یا نا ممکن است .همچنین پر شدن کامل حفره های قالب و ایجاد گوشه های تیز مستلزم بالا بردن فشار است که این امر باعث نازک شدگی موضعی و پاره شدن گوشه های لوله می گردد. بنابراین گوشه های قطعات در مقایسه با دیگر قسمت ها، عموما دارای ضخامت کمتری هستند. در قالب جدید که باعث تیز شدن گوشه های قطعه نهایی می شود، شکل دهی لوله شامل دو مرحله بالج و نهایی می باشد. در این مقاله یک قالب جدید برای تولید لوله خمیده با شعاع انحنا و قطر غیر یکنواخت از جنس استنلس استیل با استفاده از تستهای آزمایشگاهی و شبیه سازی اجزای محدود ارائه شده است. از جمله مزایای این قالب نسبت به قالبهای متداول هیدروفرمینگ، داشتن دو بوش متحرک در درون قالب برای ایجاد پلههای پر شده کامل میباشد. حرکت بوشهای متحرک باعث میشود که قطعهکار در هنگام تغذیه با حرکت همزمان بوشها حرکت کند که باعث از بین رفتن اصطکاک بین قالب و قطعهکار در محل قرارگیری بوشها میشود. پیچیده نبودن ساختار قالب و پایین بودن فشار شکل دهی از دیگر مزایای قالب ارائه شده است. همچنین، توزیع ضخامت قطعات شکل داده شده در قالب جدید نسبت به قطعات تولید شده در قالب متداول یکنواخت تر بوده است.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_938_eb7ae13afdc07d8e5c4530deda4e9550.pdf
2017-03-21
11
21
10.22044/jsfm.2017.938
"هیدروفرمینگ لوله"
"لولههای خمیده با قطر غیر یکنواخت"
"شبیهسازی اجزای محدود"
"چروکیدگی"
مجید
محمد حسین زاده
majid.m.hosseinzadeh@gmail.com
1
کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد ساری
AUTHOR
حسین
قربانی منقاری
h.ghorbanimenghari@me.iut.ac.ir
2
کارشناس ارشد ، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان
LEAD_AUTHOR
عبدالحمید
گرجی
hamidgorji@nit.ac.ir
3
استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل
AUTHOR
مهران
قاسمپور
mehran_ghasempour20@yahoo.com
4
کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد ساری
AUTHOR
[1] Loh-Mousavi M, Mori K, Bakhshi-Jooybari M, Farzin M, Hoseinipour SJ (2007) Finite element simulation of box shape hydroforming with pulse pressure. Science-Research Journal of Majlesi 2: 47-54. (In Persian)
1
[2] Loh-Mousavi M, Mori K, Hayashi K, Bakhshi-Jooybari M (2007) Improvement of filling of die corners in box-shaped tube hydroforming by control of wrinkling. Key Eng Mat 344: 461-467.
2
[3] Chen FK, Wang SJ, Lin RH (2007) A study of forming pressure in the tube-hydroforming process. J Mater Process Tech 192-193: 404-409.
3
[4] Koc M (2003) Investigation of the effect of loading path and variation in material properties on robustness of the tube hydroforming process. J Mater Process Tech 133: 276-281.
4
[5] Menghari HG, Ziaei Poor H, Farzin M, de Sousa RA (2014) An approach to improve thickness distribution and corner filling of copper tubes during hydro-forming processes. Struct Eng Mech 50(4): 563-573.
5
[6] Mori K, Maeno T, Bakhshi-Jooybari M, Maki S (2005) Measurement of friction force in free bulging pulsating hydroforming of tubes. In: P.F.Bariani et al.(Ed) Advanced Technology of Plasticity, Edizioni Progetto Padova, Padova, CD-ROM.
6
[7] Yuan S, Wang X, Liu G, Wang ZR (2007) Control and use of wrinkles in tube hydroforming. J Mater Process Tech 182: 6-11.
7
[8] Menghari HG, Farzin M, Sadat A, Gorji A (2016) Experimental and numerical investigation of die filling and thickness variation at two step box copper tube hydroforming die with movable bushes. Journal of Solid and Fluid Mechanics 6(2): 87-96. (In Persian)
8
[9] Nikhare C, Weiss M, Hodgson PD (2009) FEA comparison of high and low pressure tube hydroforming of TRIP steel. Comp Mater Sci 47: 146-152.
9
[10] Elyasi M, Bakhshi-Jooybari M, Gorji A (2010) A new hydro forming die design for improvement of die corner filling of stepped tubes. Modares Mech Eng 10(3): 87-98. (In Persian)
10
ORIGINAL_ARTICLE
شناسایی جداگرهای لاستیکی با هسته سربی (LRB) با استفاده از مدل اصلاحشده بوکون نرمالشده
به دلیل مشخصات دینامیکی موجود در نیروی بازگرداننده جداگرهای لاستیکی با هسته سربی (LRB)، رفتار لرزه ای سازه های کف جدا به شدت تحت تاثیر قرار می گیرند. به کار بردن مدل صحیح بر اساس نقش غیرخطی که این جداگرها دارند اهمیت بسیاری دارد. در این مقاله یک شکل ترکیبی برای نمایش رفتار جداگرهای LRB ارائه می شود که بر اساس مدل اصلاح شده و نرمال شده بوک- ون قرار دارد. این مدل امکان شناسایی جداگرهای LRB را با تعریف دو فاز خطی و غیرخطی آن ها فراهم می کند که به نوبه خود باعث افزایش دقت در روند شناسایی آن ها می شود. با استفاده از یک تحریک سینوسی با دامنه ای که به اندازه کافی بزرگ است، پارامترهای اصلی مدل با استفاده از فقط یک آزمایش معلوم می شوند. روند شناسایی و اعتبارسنجی، با استفاده از یک مدل جعبه سیاه از جداگر LRB که در برنامه ساختمان های معیار کف جدا وجود دارد به عنوان مثال عددی انجام می گیرد. این مدل به عنوان یک آزمایشگاه مجازی مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که دقت مدل شناسایی شده خوب بوده و مدل پیشنهادی برای نمایش رفتار جداگرهای LRB می تواند گزینه مناسبی باشد.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_968_238215101412eebb2cacdb5e23fe6ddc.pdf
2017-03-21
23
33
10.22044/jsfm.2017.968
جداگر LRB
روش شناسایی گام به گام
مدل بوک- ون نرمال شده
ساختمان معیار
آرش
بهار
bahar@guilan.ac.ir
1
استادیار گروه عمران، دانشگاه گیلان، رشت
LEAD_AUTHOR
مهدی
رشیدی میبدی
mehdirashidi5489@yahoo.com
2
دانشجوی دکتری عمران گرایش سازه، دانشگاه گیلان، رشت
AUTHOR
[1] Buckle IG, Mayes RL (1990) Seismic isolation history, application and performance-a world view. Earthq Spectra 6: 161-201.
1
[2] Naeim F, Kelly JM (1999) Design of seismic isolated structures: From theory to practice. 1st edn. Hoboken. John Wiley & Sons.
2
[3] Jangid RS (2007) Optimum lead-rubber isolation bearings for near-fault motions. Eng Struct 29: 2503-2513.
3
[4] Kelly JM (1986) A seismic base isolation: Review and bibliography. Soil Dyn Earthq Eng 110: 186-203.
4
[5] Jangid RS, Datta TK (1995) Seismic behaviour of base isolated building-A state-of-the-art-review. P I Civil Eng-Str B 110(2): 186-203.
5
[6] Tyler RG, Robinson WH (1984) High-strain tests on lead-rubber bearings for earthquake loadings. B New Zealand Nat Soc Earthq Eng 17: 90-105.
6
[7] Wen YK (1976) Method for random vibration of hysteretic systems. J Eng Mech Div 102(2): 249-263.
7
[8] Wen YK (1980) Equivalent linearization for hysteretic systems under random excitations. J Appl Mech-T ASME 47(1): 150-154.
8
[9] Zhou L, Wu SY, Yang JN (2008) Experimental study of an adaptive extended kalman filter for structural damage identification. J Infrastruct Syst 14(1): 42-51.
9
[10] Lin JW, Betti R, Smyth WA, Longman RW (2001) On-line Identification of nonlinear hysteretic structural system using a variable trace approach. Earthquake Eng Struc 30: 1279-1303.
10
[11] Loh CH, Lin CY, Huang CC (2000) Time domain identification of frames under earthquake loadings. J Eng Mech-ASCE 126(7): 693-703.
11
[12] Yang JN, Lin S (2004) On-line identification of nonlinear hysteretic structures using an adaptive tracking technique. Int J Nonlinear Mech 39: 1481-1491.
12
[13] Hoshiya M, Maruyama O (1987) Kalman filtering of versatile restoring systems. 1st edn. Stochastic Approaches in Earthquake Engineering Lecture Notes in Engineering. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, Florida.
13
[14] Lin L-S, Zhang Y (1994) Nonlinear structural identification using extended Kalman filter. Comput Struct 52: 757-764.
14
[15] Loh CH, Chung ST (1998). A three-stage identification approach for hysteretic systems. Earthquake Eng Struc 22: 1435-1459.
15
[16] Ramallo JC, Yoshioka H, Spencer BF (2004) A two-step identification technique for semiactive control system. Struct Control Hlth 11: 273-289.
16
[17] Lil SJ, Suzuki Y, Noori M (2004) Identification of hysteretic system with slip using bootstrap filter. Mech Syst Signal Pr 18: 781-795.
17
[18] Ni YQ, Ko JM, Wong CW (1998) Identification of nonlinear hysteretic isolators from periodic vibration tests. J Sound Vib 217(4): 737-756.
18
[19] Tan RY, Huang MC (2000) System identification of a bridge with lead-rubber bearings. Comput Struct 74: 267-280.
19
[20] Furukawa T, Ito M, Izawa K, Noori MN, ASCE M (2005) System Identification of base-isolated building using seismic response data. J Eng Mech-ASCE 131: 268-275.
20
[21] Qiang Y, Li Z, Xinming W, ASCE M (2010) Parameter identification of hysteretic model of rubber-bearing based on sequential nonlinear least-square estimation. Earthq Eng Eng Vib 9(3): 375-383.
21
[22] De-wei S, Zhi-gang C, Guang-yu Z, Berhard P (2011) Modeling and parameter identification of amplitude- and frequency-dependent rubber isolator. J Cent South Univ Technol 18: 672-678.
22
[23] Ying L, Ming H (2013) Identification of the nonlinear properties of rubber-bearings in base-isolated buildings with limited seismic response data. Technol Sci 5:1224-1231.
23
[24] Yu Y, Li Y, Li J (2014) Parameteridentification of an improved Dahl model for magnetorheological elastomer base isolator based on enhanced genetic algorithm. In: Proceedings of 23rd Australasian conference on the mechanics of structures and materials, Byron Bay, Australia.
24
[25] Yu Y, Li Y, Li J (2014) Parameter identification of a novel strain stiffening model for magnetorheological elastomer base isolator utilizing enhanced particle swarm optimization. J Intel Mat Syst Str, in press.
25
[26] Yu Y, Li Y, Li J (2015) Parameter identification and sensitivity analysis of an improved LuGre friction model for magnetorheological elastomer base isolator. Meccanica 50: 2691-2707.
26
[27] مهرکیان ب، بهار آ، چائی بخش ع (1394) بهینهسازی ژنتیکی محاسبات سخت در مقابل محاسبات نرم برای مدلسازی میراگر MR و ارائه یک مدل شبه استاتیکی وارون­پذیر. نشریه علمی پژوهشی امیرکبیر-عمران و محیطزیست 50-33 :(2)47.
27
[28] رمضانی م، زهرائی س م (1395) پارامترهای بهینه میراگر جرمی تنظیمشده برای سازههای بلند به کمک شبکههای عصبی مصنوعی. مجله علمی پژوهشی عمران مدرس 121-109 :(4)16.
28
[29] معافی س ع، معصوم نژاد م (1395) تعیین بهینه زمان سوئیچینگ کنترلر بنگ-بنگ برای سیستم­ نامعین جرثقیل سقفی. مجله مهندسی مکانیک مدرس 186-178 :(5)16.
29
[30] Ikhouane F, Rodellar J (2007) System with hysteresis: Analysis, identification and control using the Bouc-Wen model. John Wiley & Sons, Ltd.
30
[31] Bahar A, Pozzo F, Acho L, rodellar J, Barbat A (2010) Parameter identification of large-scale magnetorheological dampers in a benchmark building. Comput Struct 88: 198-206.
31
[32] Rodriguez A, Iwata N, Ikhouane F, Rodellar J (2009) Model identification of a large-scale magnetorheological fluid damper. Smart Mater Struct 18(1): 015010 .
32
[33] Narasimhan S, Nagarajaiah S, Johnson EA, Gavin HP (2000) Smart base-isolated benchmark building. Part 1: problem definition. Struct Control Hlth 13: 573-588.
33
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی تاثیر پارامترها بر تنش گشودگی مثلثی در ورقهای همسانگرد محدود
در این مقاله، با استفاده از روش بهینهسازی الگوریتم سنجاقک به بهینهسازی پارامترهای موثر در تحلیل تنش در اطراف گشودگی مثلثی واقع در یک ورق همسانگرد محدود تحت بارگذاری درون صفحهای پرداخته شده است. در تحلیل ورق همسانگرد محدود حاوی گشودگی مثلثی پارامترهایی از قبیل انحنای گوشههای گشودگی، زاویهی چرخش گشودگی، نسبت اضلاع ورق، نسبت اندازهی گشودگی به ورق و نوع بارگذاری بهعنوان پارامترهای مؤثر بر توزیع تنش محسوب میگردد. انحنای گوشههای گشودگی و زاویهی چرخش گشودگی در نسبتهای گوناگون اندازهی گشودگی به ورق و اضلاع ورق بهینه شده و مقدارهای هر پارامتر بهینه به دست آمد. در مطالعهی حاضر، روش بهکار گرفتهشده برپایهی حلّ تحلیلیِ متغیّر مختلطِ موشخیلشویلی و نگاشت همنوا با فرض تنش صفحهای میباشد. ورق محدود، همسانگرد و الاستیک خطّی درنظر گرفتهشده است. برای محاسبهی تابع تنش مربوط به ورق محدود حاوی گشودگی مثلثی، از جمع تابع تنش یک ورق نامحدود حاوی همان گشودگی و تابع تنش یک ورق محدود بدون گشودگی استفادهشده است. ضرایب مجهول در تابع تنش، با استفاده از روش حدّاقل مربّعات مرزی و اعمال شرایط مرزی مناسب بهدست میآیند. نتایج نشان میدهند با انتخاب پارامترهای بهینه میتوان قابلیت تحمل بار سازه را افزایش داد.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_947_8b5539d683cd6bfac444c41edae89506.pdf
2017-03-21
35
50
10.22044/jsfm.2017.947
ورق همسانگرد محدود
گشودگی مثلثی
حلّ تحلیلی
ضریب تمرکز تنش
الگوریتم سنجاقک
محمد حسین
بیاتی چالشتری
mhbayati88@gmail.com
1
کارشناس ارشد، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود
LEAD_AUTHOR
محمد
جعفری
mojaa2001@gamil.com
2
دانشیار، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود
AUTHOR
[1] Howland RCJ (1929) On the stresses in the neighborhood of circular hole in a strip under tension. Philos Trans Roy Soci 229: 49-86.
1
[2] Heywood RB (1952) Designing by Photoelasticity. Chapman and Hall, London.
2
[3] Muskhelishvili NI (1962) Some basic problems of mathematical theory of elasticity. 2rd edn. Netherlands, Noordhooff.
3
[4] Lekhnitskii SG (1968) Anisotropic plates. 2rd edn. Gordon and Breach Science Publishers, NewYork.
4
[5] Savin GN (1961) Stress concentration around holes. Pergamon Press, NewYork.
5
[6] Daoust J, Hoa SV (1991) An analytical solution for anisotropic plates containing triangular holes. Com Str 19:107-130.
6
[7] Abuelfoutouh NM (1993) Preliminary design of unstiffend composite shells. Symposium of 7th technical Conference of ASC 693-786.
7
[8] Ukadgaonker VG, Rao DKN (1999) Stress distribution around triangular holes in anisotropic plates. Com Str 45:171-183.
8
[9] Batista M (2011) On the stress concentration around hole in an infinite plate subject to uniform load at infinity. Int J Mech Sci 53:254-261.
9
[10] Lei GH, Ng CWW, Rigby DB (2001) Stress and displacement around an elastic artificial rectangular hole. J Eng Mech 127: 880-890.
10
[11] Rezaeepazhand J, Jafari M (2010) Stress concentration in metallic plates with special shaped cutout. Int J Mech Sci 96-102.
11
[12] Banerjee M , Jain NK, Sanyal S (2013) Stress concentration in isotropic and orthotropic composite plates with center circular hole subjected to transverse static loading. Int J Mech Ind Eng 3: 109-113.
12
[13] Sharma DS, Patel NP, Panchal KC (2010) Stress distribution around triangular holes in orthrotropic plate. Nirm Uun J ENG TECH 1:56-63.
13
[14] Woo CW, Chan LW (1992) Boundary collocation method for analyzing perforated plate problems. Eng Fract Mech 43(5):757-768.
14
[15] Xu X, Sun L, Fan X (1995) Stress concentration of finite composite laminates with elliptical hole. Comput Struct 57(1):29-35
15
[16] Pan Z, Cheng Y, Liu J (2013) Stress analysis of finite plate with a rectangular hole subjected to uniaxial tension using modified stress functions. Int J Mech Sci 75:265-277.
16
[17] Jafari M, Ardalani E (2016) Stress concentration in finite metallic plates with regular holes. Int J Mech Sci 106:220-230.
17
[18] Alonso MG, Duysinx p (2013) Particle swarm optimization (PSO): An alternative method for composite optimization, 10th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization. Orlando. Florida. USA. May 19-24.
18
[19] Jafari M, Rohani A (2014) Stress distribution parameters optimization of orthotropic plates quasi-square cut out using genetic algorithm. J So Flu Mech 4(4): 87-99. (In Persian)
19
[20] Ines Barbosa CJ, Maria Amélia R (2014) Design of a laminated composite multi-c structure subjected to torsion. 29th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences, St. Petersburg, Russia, September 7-12.
20
[21] Mahmodzade SA, Jafari M (2015) Optimization of Influence parameter on isotropic plates regular polygonal cutouts using particle swarm algorithm. Modares Mech Eng 15(12):243-253. (in Persian)
21
[22] Mirjalili S (2016) Dragonfly algorithm: a new meta-heuristic optimization technique for solving single-objective, discrete, and multi-objective problems. Neural Comput Appl.27(4):1053-1073.
22
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی عددی جذب انرژی در سازههای ساندویچی کامپوزیتی تحت ضربه کم سرعت
هدف از این پژوهش، مدلسازی چند نمونهی آزمایشگاهی از سایر مراجع، جهت بررسی قابلیت جذب انرژی در سازههای ساندویچی کامپوزیتی توسط نرم افزار اجزاء محدود آباکوس و اعتبارسنجی نتایج مدلسازی، با نتایج آزمایشگاهی میباشد. سازههای مورد بررسی در این پژوهش، بلوکهای فومی تقویتشده با لایههای کامپوزیتی حاوی الیاف آرامید میباشد. در نمونههای بررسی شده، خواص مواد استفاده شده در لایههای کامپوزیتی تقویت کننده و همچنین در هستههای فومی یکسان بوده اما، در شکل هستههای فومی و تعداد لایههای کامپوزیتی تفاوت وجود دارد. در این پژوهش، مدلسازی نمونههای آزمایشگاهی، روند تخریب نمونهها، نمودار نیرو-تغییرمکان و انرژی-تغییرمکان حاصل از بارگذاری ضربهای، مورد بررسی قرار گرفته است. درنتیجهی این پژوهش برای هر نمونه، مشخصههای تخریب ازجمله؛ میزان جذب انرژی، بار بیشینه، تغییرشکل کلی نمونه، نیروی مؤثر، طول تخریب نشده و میانگین بار بررسی شده است که نتایج مشخصههای حاصل از تحلیل عددی با نتایج روش آزمایشگاهی اعتبار سنجی شده و دارای تطابق خوبی میباشد.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_946_d39f185e301da3f263bae0d22fa5aa78.pdf
2017-03-21
51
64
10.22044/jsfm.2017.946
بلوک فومی تقویتشده
جذب انرژی
سازههای ساندویچی کامپوزیتی
روش المان محدود
سامان
جعفری
saman.arez@birjand.ac.ir
1
دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه بیرجند، بیرجند
AUTHOR
سعید
رهنما
srahnama@birjand.ac.ir
2
استادیار، دانشگاه بیرجند، بیرجند
LEAD_AUTHOR
[1] Abrate S (2005) Impact on composite structures. Cambridge University Press.
1
[2] Ramakrishna S, Hamada H (1998) Energy absorption characteristics of crash worthy structural composite materials. in Key Engineering Materials: Vols. 141-143. 585-622.
2
[3] Zhang G, Wang B, Ma L, Wu L, Pan S, Yang J (2014) Energy absorption and low velocity impact response of polyurethane foam filled pyramidal lattice core sandwich panels. Compos Struct 108: 304-310.
3
[4] Palanivelu S, Van Paepegem W, Degrieck J, Kakogiannis D, Van Ackeren J, Wastiels J (2009) Numerical energy absorption study of composite tubes for axial impact loadings. In 17th International Conference on Composite Materials (ICCM-17).
4
[5] Xia F, Wu X (2010) Study on impact properties of through-thickness stitched foam sandwich composites. Compos Struct 92: 412-421.
5
[6] McGregor C, Vaziri R, Poursartip A, Xiao X, Johnson N (2006) Simulation of progressive damage development in braided composite tubes undergoing dynamic axial rushing. in 9th International LS-DYNA Users Conference: 4-6.
6
[7] Boria S, Obradovic J, Belingardi G (2015) Experimental and numerical investigations of the impact behaviour of composite frontal crash structures. Compos Part B-Eng 79: 20-27.
7
[8] Samer F, Abdullah A, Sameer JO (2015) Enhancement of energy absorption for crashworthiness application: Octagonal-shape longitudinal members. IJAENT 2(2): 1-9.
8
[9] Pitarresi G, Carruthers J, Robinson A, Torre G, Kenny JM, Ingleton S (2007) A comparative evaluation of crashworthy composite sandwich structures. Compos Struct 78: 34-44.
9
[10] Muhammad A (2014) Energy absorption behaviour of filament wound glass and carbon epoxies composite tubes. IOSR-JAP 6(4): 30-37.
10
[11] Mustapha F, Shahrjerdi A, Sim N (2012) Finite element validation on adhesive joint for composite fuselage model. J Braz Soc Mech Sci & Eng 34: 69-74.
11
[12] Dorival O, Navarro P, Marguet S, Petiot C, Bermudez M, Mesnagé D (2015) Experimental study of impact energy absorption by reinforced braided composite structures: dynamic crushing tests. Compos Part B-Eng 78: 244-255.
12
[13] Mayer R, Hancox N (2012) Design data for reinforced plastics: a guide for engineers and designers. Springer Science & Business Media.
13
[14] Giovedi C, Machado LDB, Augusto M, Pino ES, Radino P (2005) Evaluation of the mechanical properties of carbon fiber after electron beam irradiation. Nucl Instrum Meth B 236(1): 526-530.
14
[15]Kaw AK (2005) Mechanics of composite materials. CRC Press.
15
ORIGINAL_ARTICLE
بهبود پایداری چرخشی خودرو توسط سیستم ترمز فعال با استفاده از کنترل مود لغزشی تطبیقی
در این مقاله، یک کنترل کننده مود لغزشی تطبیقی جهت بهبود پایداری چرخشی با استفاده از سیستم ترمز فعال طراحی شده است. از آنجا که در وضعیت رانندگیهای طولانی، خودروها در معرض تغییر پارامترها مانند تغییر ضریب اصطکاک جاده قرار میگیرند و همچنین به دلیل وابستگی نیروهای ترمزی به این ضریب، روش کنترلی مقاوم تطبیقی جهت تضمین پایداری لازم میباشد. به همین منظور، یک سیستم کنترلی با ساختار دو لایه طراحی شده است. در لایه بالائی، میزان گشتاور چرخشی اصلاح کننده جهت ردیابی سرعت چرخشی مطلوب خودرو که از یک مدل مرجع به دست آمده، تعیین میشود در حالی که لایه پایین که برای هر چرخ به طور مجزا طراحی شده، لغزش طولی چرخها را بر روی مقدار مطلوب خود طوری تنظیم میکند تا نیروی ترمزی لازم برای ایجاد گشتاور چرخشی اصلاح کننده اعمال شود. در هر دو لایه، از روش کنترل مود لغزشی تطبیقی استفاده شده است. کنترل کننده طراحیشده که به نامعینیهای سیستم حساس نیست، بهرههای لغزشی تطبیقی را جهت حذف نامعینیها با کرانهای مشخص به کار میگیرد. از یک مدل دینامیکی خودرو با هفت درجه آزادی و مدل غیرخطی تایر پسچکا جهت شبیهسازیهای کامپیوتری استفاده شده و میزان کارایی کنترل کننده در مانورهای ورودی پله فرمان و تعویض خط روی جادههای خشک و لغزان مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده، نشانگر عملکرد مناسبتر کنترل کننده پیشنهادی در مقابل کنترل کننده مود لغزشی مرسوم، از نظر تعقیب سرعت چرخشی مطلوب و بهبود پایداری چرخشی خودرو در جادههای لغزان میباشد.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_942_1e7331089a7ab284e24a0c745a2d126a.pdf
2017-03-21
65
78
10.22044/jsfm.2017.942
کنترل مود لغزشی تطبیقی
دینامیک خودرو
پایداری چرخشی
احمد
باقری
bagheri@guilan.ac.ir
1
استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی، دانشگاه گیلان، رشت
AUTHOR
شهرام
آزادی
azadi@kntu.ac.ir
2
دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران
AUTHOR
عباس
سلطانی
soltani@bzte.ac.ir
3
دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی، دانشگاه گیلان، رشت
LEAD_AUTHOR
[1] Boada BL, Boada ML, Diaz V (2005) Fuzzy-logic applied to yaw moment control for vehicle stability. Vehicle Sys Dyn 43(10): 753-770.
1
[2] Song J (2003) Development and comparison of integrated dynamics control systems with fuzzy logic control and sliding mode control. JMST 27(6): 1853-1861.
2
[3] Tchamna R, Youn I (2013) Yaw rate and side-slip control considering vehicle longitudinal dynamics.IJAT 14(1): 53-60.
3
[4] Song P, Tomizuka M, Zong C(2015) A novel integrated chassis controller for full drive-by-wire vehicles. Vehicle Sys Dyn 53(2): 215-236.
4
[5] Seongjin Y, Seungjun K, Heesung Y (2016) Coordinated control with electronic stability control and active front steering using the optimum yaw moment distribution under a lateral force constraint on the active front steering.IMechE, Part D 230(5): 581-592.
5
[6] Hyundong H, Eunhyek J, Kyongsu Y, Kilsoo K(2016) Integrated chassis control for optimized tyre force coordination to enhance the limit handling performance.IMechE, Part D 230(8): 1011-1026.
6
[7] Jian WU, Youqun Z, Xuewu J, Yahui L, Lipeng Z, (2015) Generalized internal model robust control for active front steering intervention.Chinese J of MechEng28(2): 285-293.
7
[8] Wang H, Zhang H, Wang J, Yan F, Chen N (2015) Robust lateral motion control of four-wheel independently actuated electric vehicles with tire force saturation consideration. JFranklin Ins 352: 645-668.
8
[9]Janbakhsh AA, Khaknejad MB, Kazemi R (2012) Simulation vehicle-handling and path-tracking improvement using adaptive dynamic surface control via a steer-by-wire system.IMechE, Part D 14(1): 1-16.
9
[10] Nam K, Oh S, Fujimoto H, Hori Y (2012) Design of adaptive sliding mode contoller for robust yaw stabilization of in-wheel-motor-driven electric vehicles. EVS26 int battery, hybrid and fuel cell electric vehicle symposium, May, Los angeles, California.
10
[11] Tavasoli A, Naraghi M (2013) Interior-point method to optimize tire force allocation in 4-wheeled vehicle using high-level sliding mode control with adaptive gain. Asian J Cont 15(4): 1-13.
11
[12] Zhou M, Yang P, Wang J, Gao W (2016) Adaptive sliding mode control based on duhem model for piezoelectric actuators.IETE Tech Rev33(5): 1-13.
12
[13] Taleb M, Polestar F (2016) Adaptive robust controller based on integral sliding mode concept.IntJ Cont89(9): 1788-1797.
13
[14] Bartolini G, Levant A, Pisano A, Usai E (2016) Adaptive second-order sliding mode control with uncertainty compensation, Int J Cont89(9): 1747-1758.
14
[15] Cui Y, Tian C (2016) Adaptive sliding mode control of manipulator based on RBF network minimum parameter learning method.J Discrete Math Sci Cryptography 19(1): 185-197.
15
[16]فاتح مم، عرب عالف (1392) کنترل مود لغزشی تطبیقی ربات متحرک.مجله علمی پژوهشی مکانیک سازه­ها و شاره­ها 21-11 :(2)3.
16
[17]فاتح مم، اسراری ح، خراشادی زاده س (1394) کنترل حالت لغزشی فازی تطبیقی بازوی رباتیک در فضای کار با راهبرد کنترل ولتاژ.مجله علمی پژوهشی مکانیک سازه­ها و شاره­ها 26-17 :(3)5
17
[18]Zhang J, Lv C, Gou J, Kong D (2012) Cooperative control of regenerative braking and hydraulic braking of an electrified passenger car.IMechE, Part D 226(10): 1289-1302.
18
[19] Wong JY (2001) Theory of ground vehicles. 3th edn. John Wiley, New York.
19
[20] Xiao H, Chen W, Zhou H, Zu JW, Liu L (2011) Integrated control of vehicle system dynamics: theory and experiment. Advances in Mechatronics chap 1: 1-30.
20
[21] Lu SB, Li YN, Choi SB, Han, Seong MS (2010) Global integrated control of vehicle suspension and chassis key subsystems.IMechE, Part D, 224: 423-441.
21
ORIGINAL_ARTICLE
مطالعه اثر پیش گرمایش سوخت گاز طبیعی بر تشکیل دوده، درخشندگی شعله و انتشار NO به روش عددی و آزمایشگاهی
در این مقاله به مطالعه اثر افزایش دمای گاز طبیعی ورودی به یک مشعل kW120، بر تشکیل دوده و افزایش تابش درخشانی ناشی از آن به روش عددی و آزمایشگاهی پرداخته شده است. جهت شبیه سازی اثر دمای گاز ورودی بر احتراق و مدلسازی تشکیل کربن جامد از تجزیه حرارتی گاز، از مدل احتراق آشفته غیر پیش آمیخته بر اساس دو پارامتر متوسط و واریانس کسر مخلوط و برای مدلسازی ترمهای تنشهای توربولانی در معادلات مومنتوم از مدل آشفتگی تنش رینولدز استفاده شده است. همچنین جهت محاسبه دوده، که نقش مهمی بر میزان تابش شعله دارد از مدل ماس-بروکس و برای اعمال اثر آشفتگی جریان بر تشکیل دوده از β-PDF استفاده شده است. مطالعات آزمایشگاهی نیز بر روی یک بویلر که گاز ورودی به مشعل آن با المنت حرارتی کروم-نیکل پیشگرم میشود، انجام شده است. نتایج نشان میدهد با توجه به عدم افزایش محتوی دوده شعله با افزایش دمای سوخت ورودی تا دمای K510، درخشندگی شعله تغییر چندانی نکرده است، اما با افزایش دما تا K700 به دلیل 3 برابر شدن بیشینه کسر جرمی دوده در شعله، درخشندگی شعله افزایش زیادیمییابد. این افزایش درخشندگی، سبب کاهش دمای شعله به اندازه K150، و کاهش انتشار NO شده است. نتایج عددی و آزمایشگاهی در پیشگرم کردن سوخت توافق مطلوبی را نشانمی-دهند.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_918_4c2d1a4a54b54bac64b50048e81021bb.pdf
2017-03-21
79
90
10.22044/jsfm.2017.918
حل عددی
دمای سوخت
دوده
تابش
اکسید نیتروژن
محمد
جلیلی مهر
m_jalilimehr@yahoo.com
1
دانشجوی دکتری تخصصی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، پردیس بین الملل، مشهد، ایران
AUTHOR
محمد
مقیمان
moghiman@um.ac.ir
2
استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
LEAD_AUTHOR
حمید
نیازمند
hniazmand@yahoo.com
3
استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
AUTHOR
[1] Viskanta R, Mengu MP (1987) Radiation heat transfer in combustion systems. Prog Energ Combust 13: 97-160.
1
[2] Keramidaa EP, Liakosa HH, Fountib MA, Boudouvisa AG, Markatos NC (2000) Radiative heat transfer in natural gas-fired furnaces. Int J Heat Mass Tran 43: 1801-1809.
2
[3] Green AES, Green BAS, Wagner JC (2000) Radiation enhancement in oil/coal boilers converted to naturalgas. Available Online at http://www.google.com/patents/US4978367, 1990.
3
[4] Xie L, Kishi T, Kono M (1993) The influences of electric fields on soot formation and flame structure of diffusion flames. J Therm Sci 2: 288-293.
4
[5] Mandal BK, Sarkar A, Datta A (2006) Numerical prediction of the soot and NO formation in a confined laminar diffusion flame without and with air preheat. P I Mech Eng A-J Pow 220: 473-486.
5
[6] Lim J, Gore J, Viskanta R (2000) A study of the effects air preheat on the structure of methane/air counterflow diffusion flames. Combust Flame 121: 262-274.
6
[7] Kim WB, Chung DH, Yang JB, Noh DS (2001) An experimental study on high temperature and low oxygen air combustion. J Therm Sci 9: 169-175.
7
[8] Konsur B, Megaridis CM (1999) Fuel preheat effects on soot-field structure in laminar gas jet diffusion flames burning in 0-g and 1-g. Combust Flame 116: 334-347.
8
[9] Yang WW, Blasiak W (2005) Numerical study of fuel temperature influence on single gas jet combustion in highly preheated and oxygen deficient air. Energy 30: 385-398.
9
[10] Poorhoseini SH, Moghiman M (2014) Experimental study on the effect of coal injection on structure, radiation, temperature and thermal efficiency of natural gas diffusion flames. Modares Mech Eng 14(7): 163-168. (In Persian)
10
[11] Poorhoseini SH, Moghiman M (2015) An experimental study on the effect of synchronous combustion of gasoil on luminosity and rdiative heat transfer of natural gas flame. Modares Mech Eng 14(15): 11-16. (In persian)
11
[12] Javadi SM, Moghiman M (2011) Experimental study of natural gas temperature effects on the flame luminosity and NO emission in a 120 kW boiler. Fuel Combus 4(1): 87-95. (In persian)
12
[13] Abanades S, Flamant G (2007) Experimental study and modeling of a high-temperature solar chemical reactor for hydrogen production from methane cracking. Int J Hydrogen Energ 32(10): 1508-1515.
13
[14] Atreya A, Zhang C, Kim HK, Shamim T, Suh J (1996) The effect of changes in the flame structure on formation and destruction of soot and NOx in radiating diffusion flames. The Twenty-Sixth (International) Symposium on Combustion, The Combustion Institue 2181-2189.
14
[15] Mungekar HP, Atreya A (2001) Flame radiation and NO emission in partially premixed flames. In Proceedings of the 2nd Joint Meeting of the US Sections of the Combustion Institute.
15
[16] Taylor PB, Foster PJ (1974) Some gray weighting coefficients for CO2-H2O-Soot mixtures. Int J Heat Mass Tran 18(11): 1331-1332.
16
[17] Ansys Inc., Ansys Fluent Theory guide, Release 15, Accessed on 28 December 2015; http://148.204.81.206/Ansys/readme.html, 2013.
17
[18] Wen Z, Yun S (2003) Modeling soot formation in turbulent kerosene/air jet diffusion flames, Combustion and Flame, 135: 323–340.
18
[19] BS EN 676 (2003) Automatic forced draught burners for gaseous fuels. European Standards.
19
[20] Testo Inc. Short Operation Instruction Manual (testo 350 M/XL): Rev.11/03 Instrument Software Version 1.30, Accessed on 10 July 2015; http://www.testo.com.
20
[21] Nagamine F, Shimokawa R, Miyake Y, Nakata M, Fujisawa K (1990) Calibration of Pyranometers for the photovoltaic device field. Appl Phys 29: 516-521.
21
[22] Lia YH, Wub CY, Lia HY, Chao YC (2011) Concept and combustion characteristics of the high-luminescence flame for thermophotovoltaic systems. P Combust Inst 33(2): 3447-3454.
22
[23] Zhukov YS, Karpushin VK, Kurochkin BN, Fomin NA, Klyucherov AP, Girisikh VF (1977) Preheating the natural gas used to heat open-hearth furnaces. Metallurgist 5: 23-24.
23
[24] Guo H, Smallwood GJ (2007) The interaction between soot and NO formation in a laminar axisymmetric coflow ethylene/air diffusion flame. Combust Flame 149: 225-233.
24
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی عددی تأثیر پارامترهای مؤثر بر روی کارآیی کلکتور خورشیدی حجمی با استفاده از نانوسیال آب-اکسید مس
کلکتورهای خورشیدی سیستمهایی هستند که با انتقال انرژی خورشیدی به سیال باعث افزایش دمای آن میشوند. استفاده از سیالات پایه معمولی از قبیل آب و اتیلن گلیکول به علت خواص حرارتی نسبتاً ضعیف، راندمان پایینی در این وسایل ایجاد میکند؛ لذا اخیراً دانشمندان به فکر استفاده از نانوسیالها که دارای خواص حرارتی ویژهای هستند، افتاده اند. در این مقاله اثر پارامترهای جدیدی مثل ضخامت شیشه، ضخامت عایق کف کلکتور و استفاده از کف جاذب به جای کف بازتابنده بر روی کارآیی کلکتور خورشیدی جذب مستقیم در سیال پایه و نانوسیال، مورد بررسی قرار میگیرد. از شبیهسازی عددی در این کار استفاده شده است. به منظور اعتبارسنجی، نتایج تجربی موجود در مقالات به کار گرفته شده است. نانوسیال در کسرهای حجمی 005/0% و 01/0 % مورد بررسی قرار میگیرد. با افزایش ضخامت شیشه، راندمان در کسرهای حجمی مختلف بین 22/3 تا 36/7 درصد کاهش مییابد. افزایش ضخامت عایق از 25 تا 100 میلیمتر به طور میانگین راندمان را بین 53/1 تا 95/2 درصد زیاد میکند. نهایتاً مشاهده میشود استفاده از کف جاذب به جای کف بازتابنده، تأثیر قابل توجهی بر روی راندمان به خصوص در کسرهای حجمی پایین دارد؛ به طوری که در سیال پایه افزایش راندمان معادل با 11/16% رخ میدهد.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_936_abf9cd3815e5fbe752dfc70a19fef69b.pdf
2017-03-21
91
100
10.22044/jsfm.2017.936
کلکتور خورشیدی حجمی
شبیه سازی عددی
نانوسیال آب-اکسید مس
افزایش کارآیی
علیرضا
کیانی ایرانپور
a_kiani@mecheng.iust.ac.ir
1
کارشناسی ارشد، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران
LEAD_AUTHOR
مریم
کرمی
karamimaryam@alumni.ut.ac.ir
2
استادیار، دانشگاه خوارزمی، کرج
AUTHOR
شهرام
دلفانی
delfani@bhrc.ac.ir
3
استادیار، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، تهران
AUTHOR
[1] Manikandan KS, Kumaresan G, Velraj R, Iniyan S (2012) Parametric study of solar parabolic trough collector system. Asian J Appl Sci Eng 5(6): 384-393.
1
[2] Choudhury A, Nargund A (2011) State variable model of a solar power system. Trends Appl Sci Res 6(6): 563.
2
[3] Tyagi H, Phelan P, Prasher R (2009) Predicted efficiency of a lowtemperature nanofluid-based direct absorption solar collector. J Sol Energ-T ASME 131(4): 041004.
3
[4] Otanicar TP, Phelan PE, Prasher RS, Rosengarten G, Taylor RA (2010) Nanofluid-based direct absorption solar collector. IJRSE 2(3): 033102.
4
[5] Liu J, Ye Z, Zhang L, Fang X, Zhang Z (2015) A combined numerical and experimental study on graphene/ionic liquid nanofluid based direct absorption solar collector. Sol Energ Mat Sol C 136: 177-186.
5
[6] Luo Z, Wang C, Wei W, Xiao G, Ni M (2014) Performance improvement of a nanofluid solar collector based on direct absorption collection (DAC) concepts. Int J Heat Mass Tran 75: 262-271.
6
[7] Parvin S, Nasrin R, Alim M (2014) Heat transfer and entropy generation through nanofluid filled direct absorption solar collector. Int J Heat Mass Tran 71: 386-395.
7
[8] Bandarra Filho EP, Mendoza OSH, Beicker CLL, Menezes A, Wen D (2014) Experimental investigation of a silver nanoparticle-based direct absorption solar thermal system. Energ Convers Manage 84: 261-267.
8
[9] Karami M, Akhavan-Bahabadi M, Delfani S, Raisee M (2015) Experimental investigation of CuO nanofluid-based Direct Absorption Solar Collector for residential applications. Renew Sust Energ Rev 52: 793-801.
9
[10] Karami M, Raisee M, Delfani S (2014) Numerical investigation of nanofluid-based solar collectors. IOP Conference Series Materials Science and Engineering 64(1): 012044.
10
[11] Gupta HK, Agrawal GD, Mathur J (2015) An experimental investigation of a low temperature Al2O3-H2O nanofluid based direct absorption solar collector. Sol Energy 118: 390- 396.
11
[12] Lenert A, Wang EN (2012) Optimization of nanofluid volumetric receivers for solar thermal energy conversion. Sol Energy 86(1): 253-265.
12
[13] Pak BC, Cho YI (1998) Hydrodynamic and heat transfer study of dispersed fluids with submicron metallic oxide particles. Exp Heat Transfer 11(2): 151-170.
13
[14] O'Hanley H, Buongiorno J, McKrell T, Hu LW (2012) Measurement and model validation of nanofluid specific heat capacity with differential scanning calorimetry. Adv Mech Eng 4: 181079.
14
[15] Oster G, Wasserman M, Zwerling C (1964) Theoretical interpretation of moiré patterns. JOSA 54(2): 169-175.
15
[16] Brinkman H (1952) The viscosity of concentrated suspensions and solutions. J Chem Phys 2(4): 571-571.
16
[17] Lee SH, Jang SP (2013) Extinction coefficient of aqueous nanofluids containing multi-walled carbon nanotubes. Int J Heat Mass Tran 67: 930-935.
17
[18] Karami M, Akhavan-Behabadi M, Dehkordi MR, Delfani S (2016) Thermo-optical properties of copper oxide nanofluids for direct absorption of solar radiation. Sol Energ Mat Sol C 144: 136-142.
18
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی عددی و تحلیلی مجموعه امواج ضربهای لامبدا شکل در مجرای همگرا-واگرا
در کار حاضر، ساختار امواج ضربهای رشتهای لامبدا شکل در یک مجرای همگرا-واگرا با بهکارگیری رهیافت شبیهسازی گردابههای بزرگ بر اساس مدلهای زیر شبکهای مختلف از قبیل اسماگورینسکی لیلی، ادی-لزجت موضعی دیوار-تطبیق (WALE) و مدل جبری دیوار-مدل (WMLES) بهصورت سهبعدی در نرمافزار فلوئنت و همچنین با استفاده از روابط تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از پژوهش حاضر مقایسه بین نتایج حاصل از مدلهای زیر شبکهای مختلف و نیز معرفی یک روش مناسب جهت پیشبینی رفتار و ساختار امواج رشتهای لامبدا شکل میباشد. در این راستا از روش انطباقی شبکهها بهصورت دینامیکی و مطالعه انباشتگی خطاها از رابطه تحلیلی سمیرنف و نیز بهمنظور پیشبینی ساختار و تعداد امواج لامبدا شکل از روش هدوگراف عددی استفاده شده است. نتایج حاصل از بهکارگیری مدلهای زیر شبکهای مختلف با نتایج آزمایشگاهی موجود مقایسه و مشخص شد که مدل زیر شبکهای WMLES با وجود استفاده از تعداد شبکه پایینتر و زمان کمتر برای انجام محاسبات از دقت بالاتری برخوردار است. پس از اطمینان از روش حل مورد استفاده به بررسی تغییرات در ساختار جریان تراکمپذیر موجود در هنگام تغییر در طول واگرایی مجرای همگرا واگرا و نیز اعمال پرش دمایی دیواره مجرا در منطقهی تولید امواج رشتهای لامبدایی پرداخته شده است. نتایج نشان میدهد که با افزایش طول واگرایی مجرا، حداقل فشار دیواره کاهش و مقدار بیشینه ماخ جریان افزایش یافته و محل وقوع موج ضربهای لامبدا شکل به سمت گلوگاه مجرا حرکت میکند. به علاوه، با افزایش دمای ناپیوسته دیواره مجرا مقدار کمینه فشار دیوار افزایش و حداکثر ماخ جریان کاهش مییابد.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_949_a6fbe6fc4e6739b1484f914caa06639f.pdf
2017-03-21
101
112
10.22044/jsfm.2017.949
امواج ضربهای رشتهای لامبدا شکل
شبیهسازی گردابههای بزرگ
مدلهای زیر شبکهای
طول واگرایی
پرش دمایی
رضا
کمالی
rkamali@shirazu.ac.ir
1
استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران
LEAD_AUTHOR
سید محمود
موسوی
sm.mousavi.1985@alumni.um.ac.ir
2
دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران
AUTHOR
پروانه
هوشیاری
hooshyari.parvane@gmail.com
3
دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران
AUTHOR
اندیشه
خانهزر
andisheh.khanehzar35@gmail.com
4
دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران
AUTHOR
[1] Matsuo K, Miyazato Y, Kim HD (1999) Shock train and pseudo-shock phenomena in internal gas flows. Prog Aerosp Sci 35(1): 33-100.
1
[2] Kuo-Cheng L, Chung-Jen T, Dean E, Kevin J, Thomas J (2006) Effects of Temperature and heat transfer on shock train structures inside constant-area isolators. 44th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit.
2
[3] Huang W, Wang ZG, Pourkashanian M, Ma L, Ingham DB, Luo SB, Derek B, Liu J (2011) Numerical investigation on the shock wave transition in a three-dimensional scramjet isolator. Acta Astronaut 68(11-12): 1669-1675
3
[4] Gawehn T, Gülhan A, Al-Hasan N, Schnerr G (2010) Experimental and numerical analysis of the structure of pseudo-shock systems in laval nozzles with parallel side walls. Shock Waves 20(4): 297-306.
4
[5] Grzona A, Olivier H (2011) Shock train generated turbulence inside a nozzle with a small opening angle. Exp Fluids 51(3): 621-639.
5
[6] Weiss A, Olivier H (2012) Behaviour of a shock train under the influence of boundary-layer suction by a normal slot. Exp Fluids 52(2): 273-287.
6
[7] Morgan B, Duraisamy K, Lele SK (2014) Large-eddy simulations of a normal shock train in a constant-area isolator. AIAA J 52(3): 539-558.
7
[8] Kanda T, Tani K (2007) Momentum balance model of flow field with pseudo-shock. 43rd AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit.
8
[9] Katanoda H, Matsuoka T, Matsuo K (2007) Experimental study on shock wave structures in constant-area passage of cold spray nozzle. J Therm Sci 16(1): 40-45.
9
[10] Jeffrey A, Thomas H, Tam C J (2007) Numerical simulations of a scramjet isolator using RANS and LES approaches. 45th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit.
10
[11] Mousavi SM, Roohi E (2012) Evaluation of different turbulence models for simulation of shock train in a convergent-divergent nozzle. Paper presented at the First National Aerodynamics Hydrodynamics Conference, Institute of Aviation Industries Organization, Tehran, Iran.
11
[12] Mousavi SM, Roohi E (2013) Large eddy simulation of shock train in a convergent–divergent nozzle. Int J Mod Phys C 25(04): 1450003.
12
[13] Mousavi SM, Roohi E (2014) Three dimensional investigation of the shock train structure in a convergent–divergent nozzle. Acta Astronaut 105(1): 117-127.
13
[14] Kamali R, Mousavi SM, Binesh AR (2015) Three dimensional CFD investigation of shock train structure in a supersonic nozzle. Acta Astronaut 116: 56-67
14
[15] Kamali R, Mousavi SM, Khojasteh D (2016) Three-dimensional passive and active control methods of shock wave train physics in a duct. Int J Appl Mech 08: 1650047.
15
[16] یادگاری م، طالقانی س آ (1395) مطالعه پارامتری کنترل غیرفعال تداخل شوک و لایه مرزی بر ایرفویل با محفظه و سطح متخلخل در جریان گذر صوتی. مجله مکانیک سازهها و شارهها 284-271 :(2)6.
16
[17] Goshtasbi-Rad E, Mousavi SM (2015) Wall modeled large eddy simulation of supersonic flow physics over compression–expansion ramp. Acta Astronaut 117: 197-208
17
[18] Smirnov NN, Betelin VB, Shagaliev RM, Nikitin VF, Belyakov IM, Deryuguin YN, Aksenov SV, Korchazhkin DA (2014) Hydrogen fuel rocket engines simulation using LOGOS code. Int J Hydrogen Energ 39(20): 10748-10756.
18
[19] Weiss A, Grzona A, Olivier H (2010) Behavior of shock trains in a diverging duct. Exp Fluids 49: 355-365.
19
[20] Emmons HW (2015) Fundamentals of gas dynamics. Princeton University Pres.
20
[21] Ikui T, Matsuo K, Nagai M (1974) The mechanism of pseudo-shock waves. Bulletin of JSME 17: 731-739.
21
[22] Waltrup PJ and Billig FS. (1973) Structure of shock waves in cylindrical ducts. AIAA J 11: 1404-1408.
22
[23] Billig FS (1993) Research on supersonic combustion. J Propul Power 9: 499-514.
23
[24] Schlichting H (1979) Boundary-layer theory. McGraw-Hill, New York.
24
ORIGINAL_ARTICLE
تحلیل ترمودینامیکی و بهینه سازی چندهدفی سیستم هیبرید متشکل از فرآیند گازی سازی زیست توده، پیل سوختی اکسید جامد و میکرو توربین گاز
در این مطالعه، مدلی عددی به منظور بررسی عملکرد سیستم هیبرید متشکل از بخشهای؛ گازیسازی زیستتوده، پیلسوختی و میکرو توربینگاز، ارائه شده و به روش الگوریتم ژنتیک نقاط بهینه عملکردی آن حاصل میشوند. زیستتوده مورد استفاده زائدات جنگلی بوده و گازیسازی به روش ترمودینامیک تعادلی اصلاحشده مدل میشود. زیستگاز در پیل سوختی برای تولید توان الکتریکی بهکار رفته و باقی-ماندهی سوخت پس از احتراق در یک محفظه احتراق کمکی وارد میکرو توربینگاز شده و در نهایت از حرارت موجود در خروجی سیستم در یک مولد بخار بازیافت حرارتی استفاده میشود. مدل ارائه شده در بخش پیل سوختی، مدلی یکبعدی با امکان کنترل گرادیانهای دما در راستای طولی بوده و اجزای دیگر سیستم به کمک مدلهای صفربعدی بررسی میشوند. اثر پارامترهایی چون؛ مقدار هوا و بخارآب عامل گازی-سازی، شدت جریان میانگین الکتریکی، فاکتور مصرف سوخت بر خروجیهای مهم سیستم، مانند؛ راندمان تولید گاز ، گرادیان دما، راندمان الکتریکی و الکتریکی-حرارتی و توان الکتریکی کل سیستم بررسی میشوند. پس از بررسی گسترده پارامتریک، بهینهسازی چندهدفی به روش الگوریتم ژنتیک و به منظور حصول نقاط بهینه عملکردی سیستم در دو مرحله انجاممیگیرد. در سیستم هیبرید مورد بررسی، بیشینه مقدار توان الکتریکی کل معادل 81/206 کیلووات و راندمان الکتریکی کل 27/46 درصد حاصل میشوند.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_940_1d031f76c51fd691a45fcd68341bb674.pdf
2017-03-21
113
133
10.22044/jsfm.2017.940
پیل سوختی اکسید جامد صفحه ای
مدل سازی حالت پایدار
گازی سازی زیست توده
سیستم تولید همزمان حرارت و توان
بهینه سازی چندهدفی
مهدی
برجی بداغی
borji.mehdi@gmail.com
1
دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت
LEAD_AUTHOR
کاظم
آتشکاری
atashkar@guilan.ac.ir
2
دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت
AUTHOR
صبا
قربانی
ghorbanisaba@gmail.com
3
دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت
AUTHOR
نادر
نریمان زاده
nnzadeh@guilan.ac.ir
4
استاد، مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت
AUTHOR
[1] Alderucci V, Antonucci PL, Maggio G, Giordano N, Antonocci V (1994) Thermodynamic analysis of SOFC fuelled by biomass-derived gas. Int J Hydrogen Energ 19(4): 369-76.
1
[2] Omosun AO, Bauen A, Brandon NP, Adjiman CS, Hart D (2004) Modelling system efficiencies and costs of two biomass-fuelled SOFC systems. J Power Sources 131(1-2): 96-106.
2
[3] Panopoulos KD, Fryda LE, Karl J, Poulou S, Kakaras E (2006) High temperature solid oxide fuel cell integrated with novel allothermal biomass gasification. Part I: Modelling and feasibility study. J Power Sources 159: 570-585.
3
[4] Panopoulos KD, Fryda LE, Karl J, Poulou S, Kakaras E (2006) High temperature solid oxide fuel cell integrated with novel allothermal biomass gasification. Part II: Exergy analysis. J Power Sources 159: 586-594.
4
[5] Colpan CO, Fung AS, Hamdullahpur F (2012) Modeling of an integrated two-stage biomass gasifier and solid oxide fuel cell system. Biomass Bioenerg 42: 132-142.
5
[6] Pirkandi J, Ghassemi M (2013) Thermo-economic modeling and analysis of a combined fuel cell and micro gas turbine power plant cycle. Modares Mech Eng 13(15): 207-227. (In Persian)
6
[7] Zabihian F, Fung AS (2014) Performance analysis of hybrid solid oxide fuel cell and gas turbine cycle (Part I): Effect of fuel composition on output power. J Energy Inst 87(1): 18-27.
7
[8] Ozcan H, Dincer I (2015) Performance evaluation of an SOFC based trigeneration system using various fuels from biomass gasification. Int J Hydrogen Energ 40(24): 7798-7807.
8
[9] Sucipta M, Kimijima S, Suzuki K (2007) Performance analysis of the SOFC-MGT hybrid system with gasified biomass fuel. J Power Sources 174: 124-135.
9
[10] Fryda L, Panopoulos KD, Kakarasv E (2008) Integrated CHP with autothermal biomass gasification and SOFC-MGT. Energ Convers Manage 49: 281-290.
10
[11] Karellas S, Karl J, Kakarasv E (2008) An innovative biomass gasification process and its coupling with microturbine and fuel cell systems. Energy 33(2): 284-291.
11
[12] Toonssen R, Sollai S, Aravind PV, Woudstra N, Verkooijen AHM (2011) Alternative system designs of biomass gasification SOFC/GT hybrid systems. Int J Hydrogen Energ 36: 10414-10425.
12
[13] Moller CB, Rokni M, Elmegaard M (2011) Exergy analysis and optimization of a biomass gasification, solid oxide fuel cell and micro gas turbine hybrid system. Energy 36: 4740-4752.
13
[14] Jarungthammachote S, Dutta A (2007) Thermodynamic equilibrium model and second law analysis of a downdraft waste gasifier. Energy 32: 1660-1669.
14
[15] Zhang Y , Li B, Li H, Zhang B (2012) Exergy analysis of biomass utilization via steam gasification and partial oxidation. Thermochim ACTA 538: 21-8.
15
[16] Francois J, Abdelouahed L, Mauviel G, Patisson F, Mirgaux O, Rogaume C, Feidt M, Dufour A (2013) Detailed process modeling of a wood gasification combined heat and power plant. Biomass Bioenerg 51: 68-82.
16
[17] Arnavat MP, Bruno JC, Coronas A (2010) Review and analysis of biomass gasification models. Renew Sust Energ Rev 14(9): 2841-51.
17
[18] Silva VB, Rouboa A (2013) Using a two-stage equilibrium model to simulate oxygen air enriched gasification of pine biomass residues. Fuel Process Technol 109: 111-117.
18
[19] Gordillo G, Annamalai K, Carlin N (2009) Adiabatic fixed-bed gasification of coal, dairy biomass, and feedlot biomass using an air–steam mixture as an oxidizing agent. Renew Energ 34: 2789-2797.
19
[20] Melgar A, Pérez JF, Laget H, Horillo A (2007) Thermochemical equilibrium modelling of a gasifying process. Energ Convers Manage 48: 59-67.
20
[21] Barman NS, Ghosh S, De S (2012) Gasification of biomass in a fixed bed downdraft gasifier – A realistic model including tar. Bioresource Technol 107: 505-511.
21
[22] Aguiar P, Adjiman CS, Brandon NP (2004) Anode-supported intermediate temperature direct internal reforming solid oxide fuel cell. I: model-based steady-state performance. J Power Sources 138: 120-36.
22
[23] Iwai H, Yamamoto Y, Saito M, Yoshida H (2011) Numerical simulation of intermediate-temperature direct-internal-reforming planar solid oxide fuel cell. Energy 36: 2225-34.
23
[24] Stiller C (2006) Design, operation and control modelling of SOFC/GT hybrid systems. PhD Thesis, Department of energy and process engineering, Norwegian University of Science and Technology (NTNU), Norway.
24
[25] Jayah TH, Aye L, Fuller RJ, stewart DF (2003) Computer simulation of a downdraft wood gasifier for tea drying. Biomass Bioenerg 25: 459-69.
25
[26] Nariman-Zadeh N, Felezi M, Jamali A, Ganji M (2009) Pareto optimal synthesis of four-bar mechanisms for path generation. Mech Mach Theory 44: 180-191.
26
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی المان محدودی توزیع حرارت در قطعات جوشکاری با استفاده از روش مش تطبیقی
در این مقاله با استفاده از روش المان محدود تطبیقی به تحلیل حرارتی المانهای ورق در حال جوشکاری بهمنظور دستیابی به یک شبیهساز فرآیند جوشکاری پرداخته میشود. هدف از این شبیهساز، کاهش هزینههای آموزش جوشکاری میباشد. با افزایش سرعت محاسبات انتقال حرارت در مقایسه با روشهای رایج المان محدود، این روش زمان محاسبات کمتری دارد و توسعه شبیهساز را امکانپذیر میکند. لذا از آن بهعنوان موتور فیزیکی شبیهساز جوشکاری استفاده خواهد شد. مهمترین پارامتر در تحلیل بلادرنگ سرعت محاسبات، دقت میباشد. لذا روش مش تطبیقی در حالت پالایش-اچ استفاده و تحلیل حرارتی فرآیند به روش مش ثابت و مش تطبیقی انجام میشود. در ابتدا به حل معادله حرارتی پرداخته شده سپس ماتریس سختی، ماتریس ظرفیت و سایر پارامترها به-دست آورده میشود. همچنین المانها بهصورت تتراهدال 3 بعدی بهکمک 3 مختصهی خود درنظر گرفته میشوند. برای اعمال شار حرارتی ناشی از قوس جوشکاری از مدل قوسی پائولیک استفاده میگردد. پارامترهای موردمطالعه در معادلات، ولتاژ، جریان، سرعت جوشکاری و خصوصیات ورق جوشکاری هستند که بصورت متغییر با دما در نظر گرفته شد. مقایسه زمان و دقت نتایج بهدست آمده سیکل حرارتی حاصل از جوشکاری الکترود دستی به روش مش تطبیقی نشان میدهد که کاهش مطلوب زمان محاسبات، تأثیر نامناسبی بر دقت نتایج حاصل نمیگذارد.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_969_896e9dec1a8ed6f3ab8aa9b183556e28.pdf
2017-03-21
135
145
10.22044/jsfm.2017.969
تحلیل عددی
انتقال حرارت
المان محدود
مش تطبیقی
شبیهساز جوشکاری
علی اکبر
هادی نژاد رودی
hadinejad@aut.ac.ir
1
دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی جوش، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
AUTHOR
سید مهدی
رضاعی
smrezaei@aut.ac.ir
2
استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
AUTHOR
رسول
فشارکی فرد
fesharaki@aut.ac.ir
3
استادیار، پژوهشکده فناوریهای نو، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
LEAD_AUTHOR
علی
نحوی
nahvi@kntu.ac.ir
4
استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
AUTHOR
[1] Muraki T, Masubuchi K (1975) Analysis of thermal stresses and metal movement during welding. J Eng Mater-T ASME 97(1):85.
1
[2] Karlsson RI, Josefson BL (1990) Three-dimensional finite element analysis of temperatures and stresses in a single-pass butt-welded pipe. J Press Vess-T ASME 112: 76-84.
2
[3] Murthy YV, Rao G (1996) Numerical simulation of welding and quenching processes using transient thermal and thermo-elastic-plastic formulations. Comput Struct 60(1): 131-154.
3
[4] Kassab HC (2012) Experimental and finite element analysis of a T-joint welding. J Mech Eng Automat 2(7): 411-421.
4
[5] Eagar N (1983) Temperature fields produced by travelling distributed heat sources. Weld J 62(12): 346-355.
5
[6] Pathak G (2004) Three-dimensional finite element analysis to predict the different zones of microstructure in submerged arc welding. P I Mech Eng B-J Eng 218(3): 269-280.
6
[7] Mahapatra G, Pradhan B (2006) Three-dimensional finite element analysis to predict the effects of SAW process parameters on temperature distribution and angular distortions in single-pass butt joints with top and bottom reinforcements. Int J Pres Ves Pip 83(10): 721-729.
7
[8] Nezamdost M, Hashemi SH, Mirbozorgi SA (2016) Investigation of temperature and residual stresses field of submerged arc welding by finite element method and experiments. Int J Adv Manuf Tech 87(1-4): 1-10.
8
[9] Anca A, Risso J, Fachinotti V (2011) Finite element modeling of welding processes. Appl Math Model 35(2): 688-707.
9
[10] Franca K (1994) Adaptive finite element Analysis of transient thermal problems. Numer Heat Tr B-Fund 26 (3): 273-292.
10
[11] Stasa F (1985) Applied finite element analysis for engineers. HRW series in mechanical engineering.
11
[12] Rosenthal D (1946) The theory of moving sources of heat and applications to metal treatments. ASME 11: 849-866.
12
[13] Rykalin N (1951) Calculations of heat processes in welding. 42nd Annual Meeting of the American Welding Society.
13
[14] Goldak A, Bibby M (1984) A new finite element model for welding heat sources. Metall Mater Trans 15(2) : 299-305.
14
[15] Teixeira P, Cunda L (2014) Study of the gaussian distribution heat source model applied to numerical thermal simulations of TIG welding processes. Ciencia Eng 23(1): 115
15
[16] هادینژاد رودی ع (1395) بررسی عددی توزیع حرارت در قطعات جوشکاری با استفاده از المان محدود. دومین کنفرانس بین­المللی جوشکاری و آزمایش­های غیرمخرب.
16
[17] Cook R, Malkus D, Plesha M, Witt R (2001) Concepts and applications of finite element analysis. John Wiley and Sons.
17
[18] Gharebaghi S (1382) Adaptive mesh refinement in modeling of localization problems. 6th International Conference on Civil Engineering, Isfahan.
18
[19] Bornemann B (1993) Adaptive multilevel methods in three space dimensions. Int J Numer Meth Eng 36(18) : 3187-3203.
19
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی تجربی کاهش اتلاف هد به وسیله ی حباب های هوا در جریان تیلور-کوئت آشفته
در این تحقیق، اثر تزریق حبابهای کوچک روی اتلاف هد جریان محصور در فضای حلقوی بین دو استوانه هممحور (سیستم تیلور-کوئت) بطور تجربی بررسی شد. به منظور تعیین اتلاف هد، اختلاف فشار جریان بین دو نقطهی معین در راستای محور استوانهها اندازهگیری گردید. طبق تغییرات عدد رینولدز دورانی و محوری، جریان تیلور-کوئت ایجاد شده کاملا آشفته بود و گردابه های تیلور در فضای حلقوی ظاهر شدند. آب به عنوان سیال عامل و هوا با شرایط اتاق برای تولید حبابها استفاده شدند که از قسمت تحتانی سیستم به داخل فضای حلقوی تزریق شدند. به منظور تعیین قطر و آرایش حبابها در جریان تکنیک مجسم سازی جریان استفاده شد. نتایج اولیه نشان دادند که حبابهای هوا میتوانند در بهترین حالت اتلاف هد را تا 60% کاهش دهند. با افزایش عدد رینولدز دورانی اتلاف هد افزایش یافت؛ پدیده ای که با تجمع حبابهای کوچک در هستهی گردابههای تیلور و افزایش انتقال مومنتم توجیه شد. گرچه در اعداد رینولدز دورانی کوچک، کاهش چگالی جریان توسط حبابها پارامتر اصلی در کاهش اتلاف هد مطرح شده است. در این رژیم مشاهده شد که افزایش عدد رینولدز محوری افت اتلاف هد را افزایش میدهد که نشان از میرا شدن گردابهها توسط جریان محوری است.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_929_d7ce3f8a708f0759262c7d7b22bccb9c.pdf
2017-03-21
147
160
10.22044/jsfm.2017.929
حباب های هوا
تیلور-کوئت
اتلاف هد
جریان آشفته
رضا
مریمی
r.maryami@gmail.com
1
دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد، یزد، ایران
LEAD_AUTHOR
سعید
فراهت
farahat@hamoon.usb.ac.ir
2
استاد مهندسی مکانیک، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران
AUTHOR
سیدمرتضی
جوادپور
javadpour_m@yahoo.com
3
استادیار مهندسی مکانیک، مجتمع آموزش عالی گناباد، گناباد، ایران
AUTHOR
[1] McCormick ME, Bhattacharyya R (1973) Drag reduction of a submersible hull by electrolysis. NavalEng J 85: 11-16.
1
[2] Bogdevich VG, Evseev AR, Mayyuga AG, Migirenko GS (1977) Gas-saturation effect on near-wall turbulence characteristics. In Proc. Second International Conference on Drag Reduction, (ed. H.S. Stephens & J. A. Clark), Cambridge, England. BHRA Fluid Engineering, D 2, 25-37.
2
[3] Madavan NK, Deutsch S,. Merkle CL (1984) Reduction of turbulent skin friction by micro bubbles. Phys Fluids 27: 356-363.
3
[4] Madavan NK, Merkle CL, Deutsch S (1985) Numerical investigations into the mechanisms of microbubble drag reduction. J Fluids Eng 107: 370-377.
4
[5] Merkle CL, Deutsch S (1989) Microbubble drag reduction. In Frontiers in Experimental Fluid Mechanics. (ed. M. Gad-el-Hak), 291-335. Springer, New York.
5
[6] Deutsch S, Castano J (1986) Microububble skin friction reduction on an axisimmetric body. Phys Fluids 29: 3590-3597.
6
[7] Kato H, Miyanaga M, Haramoto Y, Guin MM, (1994) Frictional drag reduction by injecting bubbly water into turbulent boundary layer. In Proc. Cavitation and Gas-Liquid Flow in Fluid Machinery and Devices ASME, 190, 185-194.
7
[8] Guin MM, Kato H, Yamaguchi H, Maeda M, Miyanaga M (1996) Reduction of skin friction by micro bubbles and its relation with near wall concentration in a channel. J Mar Sci Technolo 1: 241-254.
8
[9] Legner HH (1984) Simple model for gas bubble drag reduction. Phys Fluids 27: 2788-2790.
9
[10] Marie JL (1987) A simple analytical formulation for microbubble drag reduction. J Phys-Chem Hydro 13: 213-220.
10
[11] Felton K, Loth E (2002) Diffusion of spherical bubbles in a turbulent boundary layer. Int J Multiphas Flow 28: pp. 69-92.
11
[12] Ferrante A, Elghobashi S (2004) On the physical mechanism of drag reduction in a spatially developing turbulent boundary layer laden with microbubbles. JFluid Mech 503: 345-355.
12
[13] Xu J, Maxey MR, Karniadakis GE (2002) Numerical simulation of turbulent drag reduction using microbubbles. J Fluid Mech 468: 271-281.
13
[14] Lu J, Fernadez A, Tryggvason G (2005) The effect of bubbles on the wall drag in a turbulent channel flow. Phys Fluids 17: 1-12.
14
[15] Kanai A, Miyata H (2001) Direct numerical simulation of wall turbulent flows with micro bubbles. Int J Numer Meth Fluids 35: 593-615.
15
[16] Yanuar, Gunawan, Sunaryo, Jamaluddin A (2012) Micro-bubble drag reduction on a high speed vessel model. J Marince Sci Appl 11: 301-304.
16
[17]Takahashi T, Kakugawa A, Makino M, Kodama Y (2003) Experimental study on scale effect of drag reduction by microbubbles. using very large flat plate ships. J Kansai Soc NA Jpn 239: 11-20.
17
[18]Latorre R, Miller A, Philips R (2003) Micro-bubble resistance reduction on a model SES catamaran. Ocean Eng 30(17): 2297-2309.
18
[19] Nouri NM, Sarreshtehdari A (2009) An experimental study on the effect of air bubble injection on the flow induced rotational hub. Exp Therm Fluid Sci 33: 386-392.
19
[20] Couette M (1890) Etudes sur le frottement des liquids. Ann Chim Phys Fluids 21: 433-510.
20
[21] Mallock A (1896) Experiments on fluid viscosity. Phil Trans R Soc Lond A 93: 41.
21
[22] Rayleigh L (1916) On the dynamics of revolving fluids. Proc Roy Sac Lond A 93: 148-154.
22
[23] Taylor GI (1923) Stability of a viscous liquid contained between two rotating cylinders. Phil Trans Roy Soc Lond A 223: 289-343.
23
[24] Cornish JA (1933) Flow of water through fine clearances with relative motion of the boundaries. Proc R Soc Lond A 140: 227-240.
24
[25] Goldstein S (1937) The stability of viscous fluid flow between rotating cylinders. Proc Camb Phil Soc 33; 41-61.
25
[26] Chandrasekhar S (1960) The hydrodynamic stability of viscous flow between coaxial cylinders. Proc Natl Acad Sci 46: 141-143.
26
[27] Di Prima RC (1960) The stability of a viscous fluid between rotating cylinders with an axial flow. J Fluid Mech 9: 621-631.
27
[28] Donnelly RJ, Fultz D (1960) Experiments on the stability of spiral flow between rotating cylinders. Proc Natl Acad Sci 46: 1150-1154.
28
[29] Shiomi Y, Kutsuna H, Akagawa K, Ozawa M (1993) Two-phase flow in an annulus with a rotating inner cylinder—flow pattern in bubbly flow region. Nucl Eng Des 141(1-2): 27-34.
29
[30] Atkhen K, Fontaine J, Wesfreid JE (2000) Highly turbulent Couette-Taylor bubbly flow patterns. J Fluid Mech 422: 55-68.
30
[31] Hubacz R, Wronski S (2004) Horizontal Couette–Taylor flow in a two-phase gas–liquid system: flow patterns, Exp ThermnFluid Sci 28: 457-466.
31
[32] Van den Berg TH, Luther S, Lathrop D, Lohse D (2005) Drag reduction in bubbly Taylor–Couette turbulence. Phys Rev 94: 1-4.
32
[33] Van der Berg TH, van Gils DPM, Lathrop DP, Lohse D (2007) Bubbly Turbulent Drag reduction is a boundary Layer effect. Phys Rev 98: 084501.
33
[34] Murai Y, Oiwa H, Takeda Y (2008) Frictional drag reduction in bubbly Couette–Taylor flow. Phys Fluids 20: 1-12.
34
[35] Maryami R, Javad Poor M, Farahat S, Shafie Mayam MH (2014) Experimental drag reduction by bubbles in a Couette.Modares Mech Eng 9: 1-10. (In Persian)
35
[36] Maryami R, Farahat S, Shafie Mayam MH, Javad Poor M (2015) Experimental investigation of the Bubbly drag reduction in the presence of axial flow in a the Couette-Taylor system. Amirkabir Journal of Science & Research (Mechanical Engineering) 47: 33-45. (In Persian)
36
[37] Sugiyama K, Calzavarini E, Lohse D (2008) Microbubbly drag reduction in Taylor-Couette flow in the wavy vortex regime. J Fluid Mech 1-30.
37
[38] Maryami R, Shafiei Mayam MH, Farahat S, JavadPour M (2011) Numerical study of drag reduction using micro bubbles in a vertical Couette-Taylor system. 7th International Chemical Engineering Congress & Exihibition Kish, Iran.
38
[39]Yamada Y, (1960) Resistance of a flow through an annulus with an inner rotating cylinder. Bulletin of JSME 18: 302-310.
39
[40] Shen X, Ceccio SL, Perlin M (2006) Influence of bubble size on micro-bubble drag reduction. Exp Fluids 41: 415-424.
40
[41] Bilgen, E, Boulos R (1973) Functional dependence of torque coefficient of coaxial cylinders on gap width and Reynolds numbers. J Fluid Eng-T ASME 95(1): 122-126.
41
[42] Cazley JC (1985) Heat trasfer characteristics of the rotational and axial flow between cocentric cylinders. ASME 80: 77-90.
42
ORIGINAL_ARTICLE
شبیه سازی عددی یک بعدی عملکرد رانشگر پالس پلاسمایی با پیشران جامد
رانشگر پالس پلاسمایی، اولین رانشگر مورد استفاده در ماموریتهای فضایی بوده است. در این سیستمها به دلیل تخلیه خازن الکتریکی و عبور جریان قوی بین آند وکاتد، سوخت تجزیه شده و سپس با استفاده از میدان مغناطیسی القایی و اعمال نیروی لورنتس به ذرات پلاسما تبدیل و با شتابگیری آنها نیروی رانش تولید میکند. در این پژوهش به شبیهسازی یک بعدی یک رانشگر پالس پلاسمایی پرداخته شده است. روش عددی بهکار رفته بر مبنای روش عددی اینفلت، هارتن، لکس، ون لیر (HLLE) میباشد. از اثرات هال، فرایند یونیزاسیون، انتقال حرارت و لزجت صرف-نظر شده است. رسانندگی الکتریکی محیط و ضریب گذردهی خلاء ثابت فرض شده است. به منظور صحت به کارگیری روش عددی مورد استفاده در این پژوهش، مسئلهی ریمان مغناطیسی یک بعدی با عنوان مسئله لوله ضربه جهت صحهگذاری حل معادلات دینامیک سیالات مغناطیسی استفاده میگردد. معادلات حاکم برای یک شتابدهنده مغناطیسی نمونه حل شده است. نتایج حل ارائه شده شامل توزیع چگالی، توزیع سرعت، توزیع فشار و توزیع میدان مغناطیسی در طول شتابدهنده میباشد که مقایسه آن با نتایج عددی مشابه، نتایج رضایت بخشی را نشان میدهد. رانشگر پالس پلاسمایی، مورد تحلیل عددی واقع شده است. نتایج مربوط به منحنیهای چگالی، فشار، میدان مغناطیسی و سرعت با رفتار فیزیکی مورد انتظار مقایسه شده و رضایت بخش میباشد. همچنین نمودار توزیع دمای تفلون پس از رسیدن به دمای تصعید، با اعمال انرژی حرارتی از ناحیه پلاسما، با نتایج مرجع همخوانی مناسبی دارد.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_970_60deda14e450c94bb94b503fd11ff219.pdf
2017-03-21
161
173
10.22044/jsfm.2017.970
رانشگر الکتریکی
دینامیک سیالات مغناطیسی
پلاسما
پالس
میدان مغناطیسی القایی
اکرم
صدیق
akram.seddiq@gmail.com
1
کارشناسی ارشد مهندسی هوافضا گرایش جلوبرندگی، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیر طوسی، تهران، ایران
LEAD_AUTHOR
رضا
ابراهیمی
rebrahimi@kntu.ac.ir
2
دانشیار ، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیر طوسی، تهران، ایران
AUTHOR
[1] Tsiolkovsky KE (1903) Exploration of the universe with reaction machines. NASA Tech 2: 212-349.
1
[2] Highway CJ, Johnson JE (1966) Analytical and experimental performance of capacitor powered coaxial plasma guns. AIAA J 4(5): 823-830.
2
[3] Turchi PJ, Mikellides PG (1995) Modeling of ablation-fed pulsed plasma thrusters. 31th AIAA/ASME/SAE/ASEE 95-2915, San Diego.
3
[4] Mikellides YG (1999) Theoretical modeling and optimization of ablation-fed pulsed plasma thrusters. Ohio State University.
4
[5] Keidar M, Boyd ID, Beilis II (2000) Modeling of a pulsed plasma thruster from plasma generation to plume far field. J Spacecr Rockets 37(3): 399-407.
5
[6] Martinez-Sanchez M (1991) The Structure of self- filed accelerated plasma flows. J Propul Power 7(1):87-1065.
6
[7] Brio M, Wu CC (1988) An Upwind differencing scheme for the equations of ideal magnetohydrodynamics. J Comput Phys 75(2): 400-422.
7
[8] Stechmann DP (2007) Numerical Analysis of transient Teflon ablation pulsed plasma thruster. Master thesis, Worcester Polytechnic Institute.
8
[9] Dai W, Woodward P (1994) An approximation Riemann solver for ideal magnetohydrodynamics. J Comput Phys 111(2): 354-372
9
ORIGINAL_ARTICLE
شبیه سازی عددی اثرات تشعشع روی گرمایش آیرودینامیکی دماغه فناپذیر به روش VSL-VBLS
یکی از پارامترهای اصلی جهت طراحی دماغه های ماوراء صوت، گرمایش تشعشعی اعمال شده بر دیواره است. مقدار گرمایش ایرودینامیکی، در طی پرواز تغییر می کند. جهت تخمین دقیقی از آن، روشهای مختلفی ارائه شده است، کاملترین روش جهت حل معادلات ناویراستوکس، واکنشهای شیمیایی، فناشوندگی، بقاء گونه ها، اغتشاشی، انتقال حرارت، استفاده از الگوریتم حجم محدود است. استفاده از این الگوریتم در گذر زمان، حجم بالایی از حافظه محاسباتی را می طلبد، بنابراین از روش اختلاف محدود و انتقال معادلات به فضای رویه ای از طریق توابع نگاشت، استفاده گردید. الزام انتخاب نوع روش گام به گام مکانی، عدم انتشار اطلاعات از پایین دست جریان است. ترکیبی از روشهای لایه شوک لزج در بدنه و لایه مرزی لزج خودمتشابه در نقطه سکون، الزام مذکور را با فرض شفاف بودن المانهای مخلوط ، ارضاء می کند. با استفاده از روش مذکور، انطباق خوبی بین نتایج گرمایش تشعشعی با تحقیقات مشابه، مشاهده شد. در اعداد ماخ بیشتر از 40، انحراف در نتایج شروع شد. در مقایسه با تنایج تست، مشاهده شد که رفتار تغییرات گرمایش تشعشعی بر حسب فاصله رویه ای، نسبت به تحقیقات مشابه، منطقی تر بود، همچنین در اعداد ماخ کمتر از 6، سهم گرمایش تشعشعی نسبت به جابجایی و هدایتی قابل اغماض است.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_943_0f8a299808c948a94673f338d630e589.pdf
2017-03-21
175
186
10.22044/jsfm.2017.943
گرمای تشعشعی
فضای رویه ای
توابع نگاشت
گام به گام مکانی
جسم شفاف
محمد مهدی
دوستدار
mdostdar@ihu.ac.ir
1
دانشیار، مهندسی هوافضا، دانشگاه جامع امام حسین(ع)، تهران
LEAD_AUTHOR
مرتضی
مردانی
mme_engine56@yahoo.com
2
دانشجوی دکتری، هوافضا- جلوبرنده، دانشگاه جامع امام حسین(ع)، تهران
AUTHOR
فرهاد
قدک
fghadak@gmail.com
3
دانشیار، مهندسی هوافضا، دانشگاه جامع امام حسین(ع)، تهران
AUTHOR
[1] Anderson JD (1989) Hypersonic and high temperature gas dynamics. 2nd edn. 978-964-2751-04-4, New York: 25-346.
1
[2] Benjamine J, Garland A, Swanson G (1957) Aerodynamic heating and boundary-layer transition on a 1/10-power nose shape in free flight at mach numbers up to 6.7. NASA Research Memorandum Bressette Langley Aeronautical Laboratory NASA: 5-17.
2
[3] Chauvin L, Katherine C(1957) Boundary-layer transition and heat-transfer measurements from flight tests of blunt and sharp cones at mach numbers from 1.7 to 4.7. NASA RM L57DO4: 12-27.
3
[4] Howard S, Walter E (1957) Heat-Transfer and pressure distribution on six blunt noses at a mach number of 2. NASA Research Memorandum Bressette Langley Aeronautical Laboratory NASA: 21-28.
4
[5] Kumar A(1980) Laminar and turbulent flow solutions with radiation and ablation injection for jovian entry. AIAA J 90(5): 80-88.
5
[6] Sutton K (1985) Air radiation revisited in thermal design of aeroassisted orbital transfer vehicles. AIAA J 96(12): 419-441.
6
[7] رحمانپور م، ابراهیمی ر، شمس م (1385) حل میدان با احتساب واکنشهای شیمیایی غیرتعادلی به منظور محاسبه چگالی الکترونی اطراف یک جسم با دماغه پخ. دهمین کنفرانس دینامیک شارهها، یزد، دانشگاه یزد، دانشکده مهندسی مکانیک.
7
[8] Gollan RJ (2011) Numerical modeling of radiating superorbital flows. 3th edn. The University of Queensland Brisbane 4072, Australia: 29-37.
8
[9] Potter, DF (2011) Modelling of radiating shock layers for atmospheric entry at Earth and Mars. Scientaa AC Abore, s4029188 phD Thesis: 48-82.
9
[10] کریمیان ر، غفاریان م، عزیزی ح (1392) حل جریان ماورا صوت روی بدنه موشک با در نظر گرفتن اثرات هوای دما بالا جهت تعیین گرمایش آیرودینامیکی. طرح پژوهشی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی هوا و فضا.
10
[11] Benjamin S, Roy H, Paul HS, Baumanb T , Oliver TA (2014) Modeling hypersonic entry with the fully-implicit Navier–Stokes (FIN-S) stabilized finite element flow solver. Comput Fluids 92(4): 281-292.
11
[12] Ekert ER (1986) Engineering relations for heat transfer and friction in high-velocity laminar and turbolent boundral-layer flow over surfaces with constant pressure and temperature. Trans ASME 78(6): 127-131.
12
[13] Zein TF (1999) Heat transfer in the melt layer of a simple ablation model. J Thermophys Heat Tr 13(4): 58-72.
13
[14] Miner EW (1975) Computer user’s guide for a chemically reacting viscous shock layer code, NASA CR-2551: 5-29.
14
[15] Bryknia G, Scott S (1998) An approximate axisymmetric viscous shock layer aeroheating method for three-dimensional bodies. AIAA NASA/TM198-207890: 4-17.
15
[16] Chen YK, Milos FS (2012) Finite-rate ablation boundary conditions for carbon-phenolic heat-shield. NASA Ames Research Center, Moffett Field, CA 94035-1000: 8-34.
16
[17] Park C (2002) Calculation of stagnation point heat transfer for pioneer venus probes. Proposed NASA Technical Memorandum: 12-26.
17
[18] هولمن ج، تاجور حح (1989) انتقال حرارت. چاپ پنجم. کانون کتاب دانشگاهی، مرکز خدمات فرهنگی سالکان: 240-354.
18
[19] Anderson JD (1967) Nongray Radiative transfer effects on the radiating stagnation region shock layer and stagnation point heat transfer. NOLTR U.S. Naval Ordnance Laboratory, White Oak MD: 67-104.
19
ORIGINAL_ARTICLE
آنالیز دینامیکی ورق های مرکب با اعمال آسیب جداشدگی لایه ها تحت بارهای حرارتی و رطوبتی به روش نوار محدود
در این مقاله تأثیر تغییرات شرایط محیطی از جمله درجه حرارت و رطوبت محیط بر روی فرکانس ارتعاش آزاد ورقهای لایهای مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین تأثیر عوامل مختلفی نظیر مشخصات هندسی مدل، شرایط تکیهگاهی، ضخامت ورق و زاویه قرارگیری لایهها بر روی فرکانس ارتعاش همزمان با اعمال شرایط مختلف حرارتی و رطوبتی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور از روش نوار محدود استفاده شده است که دارای توابع مثلثاتی در جهت طولی و توابع چند جملهای در جهت عرضی نوار میباشد. برای در نظر گرفتن اثر تنشهای برشی تئوری برشی مرتبه اول به کار گرفته شده است. در ادامه اثر جداشدگی لایههای ورق مرکب در شرایط مختلف نیز بررسی شده و تاثیر میزان جداشدگی و محل آن بر فرکانس ارتعاش آزاد ارزیابی میشود. نتایج حاصله نشان میدهد که منظور نمودن اثرات محیطی مثل دما و رطوبت میتواند تغییرات قابل ملاحظهای را در فرکانس طبیعی ارتعاش آزاد ورقهای لایهای ایجاد کند که این تاثیر در زمان ایجاد جدایش بین لایهها اثر بیشتری دارد.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_927_ff12d5ab4915009ef93b4cec1ca305f6.pdf
2017-03-21
187
203
10.22044/jsfm.2017.927
ورقهای لایهای
شرایط حرارتی و رطوبتی
آنالیز دینامیکی
روش نوار محدود
جداشدگی لایههای ورق مرکب
فرشاد
گودرزیان
farshad157751@gmail.com
1
دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه اصفهان، اصفهان
AUTHOR
حسین
عموشاهی
h.amoushahi@eng.ui.ac.ir
2
استادیار، دانشگاه اصفهان، اصفهان
LEAD_AUTHOR
[1] Bert C, Chen T (1978) Effect of shear deformation on vibration of anti-symmetric angle ply laminated rectangular plates. Int J Solids Struct 14: 465-473.
1
[2] Reddy J (1979) Free vibration of anti-symmetric angle ply laminated plates including transverse shear deformation theory by finite element method. J Sound Vibr 66: 565-576.
2
[3] Chai G (1994) Free vibration of generally laminated composite plates with various edge support conditions. Compos Struct 29: 249-258.
3
[4] Matsunaga H (2000) Vibration and stability of cross ply laminated composite plates according to a global higher order plate theory. Compos Struct 48: 231-244.
4
[5] Li Y, Fu Y, Mao Y (2010) Analysis of Delamination Fatigue Growth for Delaminated Piezoelectric Elasto-Plastic Laminated Beams under Hygrothermal Conditions. Compos Struct 93: 889-901.
5
[6] Lee C, Kim J (2012) Hygrothermal Postbuckling Behavior of Functionally Graded Plates. Compos Struct 95: 278-282.
6
[7] Zenkour A, Radwan A (2013) Effects of hygrothermal conditions on cross-ply laminated plates resting on elastic foundations. Arch Civ Mech Eng 14(1): 144-159.
7
[8] Tounsi A, Amara K, Addabedia E (2004) Analysis of transverse cracking and stiffness loss in cross-ply laminates with hygrothermal conditions. Compos Struct 32: 167-174.
8
[9] Wang X, Dong K (2005) Local buckling for triangular and lemniscate delaminations near the surface of laminated cylindrical shells under hygrothermal effects. Compos Struct 79: 67-75.
9
[10] Zenkour A (2012) Hygrothermal effects on the bending of angle-ply composite plates using a sinusoidal theory. Compos Struct 94: 3685-3696.
10
[11] Boukhoulda B, Madani K (2005) The effect of fiber orientation angle in composite materials on moisture absorption and material degradation after hygrothermal ageing. Compos Struct 74: 408-418.
11
[12] Della C, Shu D (2007) Vibration of delaminated composite plates. Appl Mech 60: 1-20.
12
[13] Tenek L, Henneke E, Gunzburger M (2007) Vibration of delaminated composite plates and some applications to non-destructive testing. Compos Struct 23:253-262.
13
[14] Ju F, Lee H, Lee K (1995) Finite element analysis of free vibration of delaminated composite plates. Compos Eng 5(2): 195-209.
14
[15] Champanelli R, Engblom J (1995) The effect of delaminations in graphite/PEEK composite plates on modal dynamic characteristics. Compos Struct 31: 195-202.
15
[16] Chen B, Tay T, Pinho S, Tan V (2017) Modelling delamination migration in angle-ply laminates. Compos Sci Technol 142: 145-155.
16
[17] Rehan M, Rousseau J, Fontaine S, Gong X (2017) Experimental study of the influence of ply orientation on DCB mode-I delamination behavior by using multidirectional fully isotropic carbon/epoxy laminates. Compos Struct 161: 1-7.
17
[18] Soleimanpour R, TaiNg Ch (2017) Locating delaminations in laminated composite beams using nonlinear guided waves. Eng Struct 131: 207-219
18
[19] Panda H, Sahu S, Parhi P (2013) Hygrothermal effects on free vibration of delaminated woven fiber composite plates. Compos Struct 96: 502-513.
19
[20] Whitney J, Ashton J (1971) Effect of environment on the elastic response of layered composite plates. AIAA J 9(9): 1708-1713.
20
[21] Sairam K, Sinha P (1992) Hygrothermal effects on the free vibration of laminated composite plates. J Sound Vib 158: 133-148.
21
[22] Parhi P, Bhattacharyya S, Sinha P (2001) Hygrothermal effects on the dynamic behavior of multiple delaminated composite plates and shells. J Sound Vib 248(2): 195-214.
22
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی اثر نانو ذرات مختلف بر سرمادرمانی با استفاده از مدل انتقال گرما غیر فوریه
جراحی با سرمایش یا انجماد، یک روش درمانی است که از آن برای از بین بردن بافتهای نامطلوب و بدخیم در میان بافتها و اعضای سالم استفاده میشود. با اضافه شدن نانو سیال به بخش بافت معیوب، میتوان اثربخشی این روش را افزایش داد. در این پژوهش اثر نانو سیالات مختلف و غلظت آنها در بافت بر انجماد و توزیع دما، مورد بررسی قرار خواهد گرفت. ابتدا تفاوت بین حالت فوریه و غیر فوریه معادله دما نشان داده شده است؛ برای بررسی اثر نانو سیال بر انجماد بافت از حالت غیر فوریه معادله دما استفاده شده است. از روش انتالپی برای حل معادلات دما با تغییر فاز استفاده خواهد شد. نتایج نشان میدهند که با اضافه شدن نانو سیال به بافت به دلیل افزایش در مقدار ضریب رسانایی گرمایی، پیشروی سرمایش بیشتر شده و در زمان یکسان، دمای هر نقطه نسبت به حالت بدون نانو سیال مقدار کمتری دارد. همچنین تزریق نانو سیال منجر به افزایش نرخ سرمایش (افزایش بیش از 40 درصد با تزریق نانو سیال Ag) و درنتیجه افزایش آسیب به تومور میشود. همچنین نشان داده شده است که هر چه ضریب رسانایی گرمایی نانو ذرات و یا غلظت نانو ذرات در بافت بیشتر باشد، دمای بافت پایینتر آمده، نرخ سرمایش بیشتر شده و در نتیجه آسیب بیشتری به تومور وارد میشود.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_948_59184f54cddbf1c6aced4ec200a91eda.pdf
2017-03-21
205
216
10.22044/jsfm.2017.948
بافت بیولوژیک
سرما درمانی
نانو سیال
غیر فوریه
رضا
خانلری
reza.khanlari69@gmail.com
1
کارشناس ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه اصفهان، اصفهان
AUTHOR
حسین
احمدی کیا
r.khanlari@yahoo.com
2
دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه اصفهان،اصفهان
LEAD_AUTHOR
[1] Yang B, Wan RG, Muldrew KB, Donnelly BJ (2008) A finite element model for cryosurgery with coupled phase change and thermal stress aspects. Finite Elem Anal Des 44(5): 288-297.
1
[2] Jiji LM, Ganatos P (2009) Approximate analytical solution for one-dimensional tissue freezing around cylindrical cryoprobes. Int J Therm Sci 48(3): 547-553.
2
[3] Deng ZS, Liu J (2004) Modeling of multidimensional freezing problem during cryosurgery by the dual reciprocity boundary element method. Eng Anal Bound Elem 28(2): 97-108.
3
[4] Chua KJ, Chou SK, Ho JC (2007) An analytical study on the thermal effects of cryosurgery on selective cell destruction. J Biomech 40(1): 100-116.
4
[5] Zhao X, Chua KJ (2014) Studying the performance of bifurcate cryoprobes based on shape factor of cryoablative zones. Cryobiology 68(3): 309-317.
5
[6] Chua KJ (2011) Computer simulations on multiprobe freezing of irregularly shaped tumors. Comput Biol Med 41(7): 493-505.
6
[7] Yan JF, Liu J, Zhou YX (2006) Infrared image to evaluate the selective (directional) freezing due to localized injection of thermally important solutions. In Engineering in Medicine and Biology Society, 27th Annual International Conference of the IEEE 3559-3562.
7
[8] Yu TH, Liu J, Zhou YX (2005) Selective freezing of target biological tissues after injection of solutions with specific thermal properties. Cryobiology 50(2): 174-182.
8
[9] Chester M (1963) Second sound in solids. Phys Rev 131(5): 2013-2015.
9
[10] Yu Q, Zhao G, Ding W, June GD (2013) Effect of vascular network on conventional cryosurgery and nano-cryosurgery. In ASME 2013 Summer Bioengineering Conference.
10
[11] Yan JF, Liu J (2008) Characterization of the nanocryosurgical freezing process through modifying Mazur’s model. J Appl Phys 103(8): 084311.
11
[12] Di DR, He ZZ, Sun ZQ, Liu J (2012) A new nano-cryosurgical modality for tumor treatment using biodegradable MgO nanoparticles. Nanomed: Nanotech Biol Med 8(8): 1233-1241.
12
[13] Deng ZS, Liu J (2005) Numerical simulation of selective freezing of target biological tissues following injection of solutions with specific thermal properties. Cryobiology 50(2): 183-192.
13
[14] Yan JF, Liu J (2008) Nanocryosurgery and its mechanisms for enhancing freezing efficiency of tumor tissues. Nanomed Nanotech Biol Med 4(1): 79-87.
14
[15] Liu J, Deng ZS (2009) Nano-cryosurgery: Advances and challenges. J Nanosci Nanotech 9(8): 4521-4542.
15
[16] KJ Chua (2013) Fundamental experiments and numerical investigation of cryo-freezing incorporating vascular network with enhanced nano-freezing. Int J Therm Sci 70 17-31.
16
[17] J Shi, Z Chen, M Shi (2009) Simulation of heat transfer of biological tissue during cryosurgery based on vascular trees. Appl Therm Eng 29(8): 1792-1798.
17
[18] Kazimi MS, Erdman CA (1975) On the interface temperature of two suddenly contacting materials. ASME J Heat Trans 97(4): 615-617.
18
[19] Rastegar JS (1989) Hyperbolic heat conduction in pulsed laser irradiation of tissue. in: Berry MJ, Harpole GM (Eds.) Thermal and Optical Interactions with Biological and Related Composite Materials. Proc SPIE 1064: 114-117.
19
[20] Mitra K, Kumar S, Vedavarz A, Moallemi MK (1995) Experimental evidence of hyperbolic heat conduction in processed meat. ASME J Heat Trans 117(3): 568-573.
20
[21] Xu F, Seffen KA, Lu TJ (2008) Non-Fourier analysis of skin biothermomechanics. Int J Heat Mass Trans 51(9): 2237-2259.
21
[22] Wang Z, Wu H, Zhao G (2006) One-dimensional finite-difference modeling on temperature history and freezing time of individual food. J Food Eng 79: 502-510.
22
[23] Swaminathan CR, Voller VR (1992) A general enthalpy method for modeling solidification processes. Metall Trans B 23(5): 651-664.
23
[24] Levin ML, Miller MA (1981) Maxwell a treatise on electricity and magnetism. Usp Fiz Nauk 135(3): 425-440.
24
[25] Wang Z, Wu H, Zhao G, Liao X, Chen F, Wu J, Hu X (2007) One-dimensional finite-difference modeling on temperature history and freezing time of individual food.J Food Eng 79(2): 502-510.
25
[26] Ahmadikia H, Moradi A (2012) Non-Fourier phase change heat transfer in biological tissues during solidification. Heat Mass Trans 48(9): 1559-1568.
26
[27] Xu F, Lub TJ, Seffen KA (2007) Non-Fourier Analysis of Skin Biothermomechanics. Int J Heat Mass Trans 51: 2237-2259.
27
[28] Jordan A, Scholz R, Maier-Hauff K, Johannsen M, Wust P, Nadobny J, Schirra H, Schmidt H, Deger S, Loening S, Lanksch W, Felix R (2001) Presentation of a new magnetic field therapy system for the treatment of human solid tumors with magnetic fluid hyper-thermia. J Magn Magn Mater 225: 118-126.
28
ORIGINAL_ARTICLE
شبیه سازی عددی و بررسی تجربی حرکت یک جسم پرسرعت زیرسطحی
در این تحقیق نحوهی شکلگیری و سیر تکامل حباب سوپرکاویتاسیون و تأثیر آن بر کاهش نیروی مقاوم برای یک جسم متحرک زیرسطحی بصورت عددی و آزمایشگاهی بررسی شده است. به منظور شبیهسازی عددی جسم متحرک زیرسطحی از معادلات میانگین گیری شده ناویر استوکس زمانمند چندفازی همراه با مدل شش درجه آزادی حرکت جسم صلب استفاده شده است. با توجه به عدم وجود نتایج آزمایشگاهی در مورد پرتابههای پرسرعت زیر سطحی، در ابتدا به کمک کد عددی در دسترس موجود، حل عددی زمانمند برای پرتابهای با سرعت حدود 100 متر بر ثانیه انجام و نتایج آن در راستای تنظیم کد عددی، با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. پس از حصول اطمینان از دقت مناسب الگوریتم انتخاب شده، حل عددی زمانمند حرکت پرتابه پرسرعت با سرعت 200 متر بر ثانیه مورد تحلیل قرار گرفت. آزمایشها برای یک پرتابه با دماغه نیمکروی در آزمایشگاه هیدرودینامیک دانشگاه صنعتی مالک اشتر شیراز انجام شده و مسیر جسم توسط دوربین پرسرعت ثبت شده است. نتایج حاصل از حل عددی نشان میدهدکه حباب سوپرکاویتاسیون در زمانی کمتر از 2 میلیثانیه پرتابه پرسرعت را بطور کامل احاطه کرده و نیروی پسای وارد بر پرتابه را 66% کاهش میدهد.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_861_3679328c39dc25fea3772b935ad27cd1.pdf
2017-03-21
217
230
10.22044/jsfm.2017.861
کاویتاسیون
سوپرکاویتاسیون
پرتابه زیرسطحی
کاهش نیروی پسا
حسن
فروزانی
hforouzani@mut.ac.ir
1
مربی، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، شیراز
LEAD_AUTHOR
بهادر
سرانجام
bsaranjam@yahoo.com
2
دانشیار، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، شیراز
AUTHOR
رضا
کمالی
rkamali@shirazu.ac.ir
3
استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز
AUTHOR
عطاالله
ربیعی
rabiee@shirazu.ac.ir
4
استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز
AUTHOR
[1] Savchenko YN, Vlasenko YD, Semenenko VN (1999) Experimental study of high-speed cavitated flows. Inter J Fluid Mech Res 26(3): 365-374.
1
[2] Lindau JW, Kunz RF, Mulherin JM, Dreyer JJ, Stinebring DR (2003) Fully coupled 6-DOF to URANS modeling of cavitating flows around a supercavitating vehicle. Proc. of the Fifth International Symposium on Cavitation (CAV2003). Osaka, Japan.
2
[3] Wang HB, Zhang JZ, Wei YJ (2005) Study on relations between cavity form and typical cavitator parameters. J Hydrodynamics, Ser A 20(2): 251-257.
3
[4] Ping JL, Wang C, Wei YJ (2006) Numerical simulation of artificial ventilated cavity. J Hydrodynamics Ser B 18(3): 273-279.
4
[5] Zhang WW, Wei YJ, Zhang JZ, Wang C, Yu KP (2007) Experimental research on the shape characters of natural and ventilated supercavitation. J Hydrodynamics Ser B 19(5): 564-571.
5
[6] Nouri NM, Eslamdoost A (2009) An iterative scheme for two-dimensional supercavitating flow. Int J Ocean Eng 36: 708-715.
6
[7] Wang Z, Yu KP, Wan XH (2010) Research on the gas-leakage rate of unsteady ventilated supercavity. J Hydrodynamics Ser B 22(5): 778-783.
7
[8] Bin J, Lue XW, Peng XX, Zhang Y, Wu YL, Xu HY (2010) Numerical investigation of the ventilated cavitating flow around an under-water vehicle based on a three-component cavitation model. J Hydrodynamics Ser B 22(6): 753-759.
8
[9] Rabiee A, Alishahi MM, Emdad H, Saranjam B (2011) Experimental investigation of unsteady supercavitation flows. IJST Trans Mech Eng 35(M1): 15-29.
9
[10] Rabiee A, Alishahi MM, Emdad H, Saranjam B (2011) Numerical investigation of unsteady supercavitation flows. IJST Trans Mech Eng 35(M1): 31-46.
10
[11] Rabiee A, Alishahi MM, Emdad H, Saranjam B (2011) Experimental investigation of bounce phenomenon. Sci Iranica 18(3): 416-422.
11
[12] Ying WJ, Hou J, Wei P, (2012) Numerical simulation of supercavity shape design of high-speed projectile. Adv Mat Res 466-467: 1041-1044.
12
[13] Saranjam B (2013) Experimental and numerical investigation of an unsteady supercavitating moving body. Int J Ocean Eng 59: 9-14.
13
[14] Ishchenko AN, et Al. (2014) Theoretical and experimental analysis of the high-velocity interaction of solid bodies in water. J Eng Phys Thermophys 87(2):399-408.
14
[15] Truscott TT (2009) Cavity dynamics of water entry for spheres and ballistic projectiles. PHD Thesis. Massachusets Institute of Technology.
15
[16] Menter FR (1994), Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications. AIAA-J 32(8): 1598-1605.
16
ORIGINAL_ARTICLE
مقایسه تاثیر تیغههای مکانیکی و جتهای دمشی کنترل جریان تراکم پذیر در یک کانال دیفیوزر انحنادار با استفاده از روش عددی
در این تحقیق مقایسه حل عددی رفتار جریان با نتایج آزمایش تجربی در یک کانال واگرای انحناء دار در سه حالت کانال لخت،کانال با نصب تیغه های گردابه ساز مکانیکی و کانال با نصب عملگرهای جت دمشی صورت گرفته است. در حل عددی ، 5 مدل توربولانسی SP-AL ،RNG K-ε- ، Transition-SST ، RSM-Stress-Omega و RSM-LPS بکار گرفته شده است. بررسی کانتورهای سرعت و لزجت گردابه ای در صفحه مرکزی و خطوط جریان سطح پایینی و نواحی تجمیع گردابهها نشان داد که مدل RSM-St-Om انحناء خطوط جریان در ناحیه جدایش و نواحی گردابهای را دقیقتر از مدلهای دیگر تخمین میزند. کانتورهای نسبت فشار کل در انتهای کانال در مدلهای SP-AL، Transition-SST و RSM-St-Om انطباق بالاتری با نتایج تجربی نشان داد. مقایسه نمودار نسبت فشار در کانال لخت و کانال با عملگرهای جت دمشی با نتایج آزمایش تجربی نشان داد که به دلیل حضور پدیده جدایش ، مدل RSM-St-Om به خوبی نقاط شروع و پایان حباب جدایش و طول منطقه جدایش را تخمین میزند. بررسی منحنی نسبت فشار در کانال با تیغه های مکانیکی نیز نشان داد که به علت از بین رفتن جدایش ، مزیت روش RSM-St-Om نیزکاهش یافته و تمامی مدلها نتایج تقریباً یکسانی ارائه میدهند.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_972_ec6e94410215ec7e17e59e2d21e3501e.pdf
2017-03-21
231
254
10.22044/jsfm.2017.972
دهانه ورودی انحناء دار
بازیافت فشار
ضریب اغتشاش
جریان ثانویه
گردابه سازها
ایمان
مقصودی
iman.hesa@gmail.com
1
دانشجوی دکتری مهندسی هوافضا،گرایش پیشرانش، مجتمع هوافضای دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران
AUTHOR
محمد علی
وزیری زنجانی
vaziri@hesa.ac.ir
2
دانشیار، مهندسی هوافضا، مجتمع مکانیک و هوافضای دانشگاه صنعتی مالک اشتر، شاهین شهر
AUTHOR
مصطفی
محمودی
mostafamahmoodi@engineer.com
3
استادیار،مهندسی هوافضا، مجتمع دانشگاهی هوافضای دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران
LEAD_AUTHOR
[1] Behfarshad G, Mahlou S (2014) Wind-tunnel study of a S-shaped air-intake performance. Aircr Eng Aerosp Tec 86(2): 99-107.
1
[2] نیلی احمد آبادی م, قدک ف، محمدی م، نجاتی ا (1390) طراحی آیرودینامیک دو بعدی ورودی هوای S شکل با در نظر گرفتن اثرات دماغه. مجله علمی و پژوهشی مکانیک سازهها و شارهها 69-59 :(1)1.
2
[3] Sun S, Guo RW (2006) Serpentine inlet performance enhancement using vortex generator based flow control. Chinese J Aeronaut 19(1): 10-17.
3
[4] Paul AR, Joshi S, Jindal AP, Maurya S, Jain A (2013) Experimental studies of active and passive flow control techniques applied in a twin air-intake. The Scientific World Journal 2013 (Article ID 523759), 8 pages.
4
[5] Da X, Fan Z (2015) Microjet flow control in an ultra-compact serpentine inlet. Chinese J Aeronaut 28(5): 1381-1390.
5
[6] Burrows TJ, Gong Z, Vukasinovic B, Glezer A (2016) Investigation of trapped vorticity concentrations effected by hybrid actuation in an offset diffuser. 54th AIAA Aerospace Sciences Meeting, At San Diego, CA, USA.
6
[7] Lopes AS, Piomelli U, palma J (2003) Large eddy simulation of the flow in an S-duct. In: 41st Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, Reno,Nevada, 14.
7
[8] Kirk AM, Kumar A, Gargoloff JI (2007) Numerical and experimental investigation of a serpentine inlet duct. In: 45th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, Reno,Nevada, 14.
8
[9] Gerolymost GA, Joly S, Mallet M, Vallet I (2010) Reynolds-stress model flow prediction in aircraft-engine intake Double-S-Shaped duct. J Aircraft 47(4): 1368-1381.
9
[10] Gopaliya MK, Goel P, Prashar S, Dutt A (2011) CFD analysis of performance characteristics of S-shaped diffusers with combined horizontal and vertical offsets. Comput Fluids 40(1): 280-290.
10
[11] Fiola CJ (2013) Numerical simulation of separated and secondary flows in diffusing S-ducts for air breathing propulsion. SAE 2013 AeroTech Congress & Exhibition.
11
[12] Paul AR, Ranjan P, Pate VK, Jain A (2012) Comparative studies on flow control in rectangular S-duct diffuser using submerged-vortex generators. Aerosp Sci Technol 28(1): 332-343.
12
[13] Gerolymos GA, Vallet I (2016) Reynolds stress model prediction of 3-D duct flows. Flow Turbul Combust 96(1): 45-93.
13
[14] Berens TM, Delot AL, Tormalm M, Calavera L Rein M, Saterskog M, Ceresola N (2015) Numerical and experimental investigations on subsonic air intakes with serpentine ducts for UAV configurations. 5th CEAS Air & Space Conference.
14
[15] Delot AL, Garnier E, Pagan D (2012) Flow control in a high-offset subsonic air intake. In: 47th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, San Diego,California, 556.
15
[16] Harloff GJ, Smith CF, Bruns E, DeBoni JR (1993) Navier-Stokes analysis of three-dimensional S-ducts. J Aircraft 30(4): 526-533.
16
[17] White FM (2006) Turbulent mean flow. In: Viscous Fluid Flow 4th edn. McGraw-Hill Inc, New York.
17
[18] Gibson MM, Launder BE (1978) Ground effects on pressure fluctuations in the atmospheric boundary layer. J Fluid Mech 86: 491-511.
18
[19] Fu S, Launder BE, Leschziner MA (1978) Modeling Strongly Swirling Recirculating Jet Flow with Reynolds-Stress Transport Closures. In: Sixth Symposium on Turbulent Shear Flows. Toulouse, France.
19
[20] Wilcox D (1998) Turbulence Modeling for CFD., DCW Industries, La Canada, California.
20
[21] S-16, A. CDTC (2011) Gas turbine engine inlet flow distortion guidelines. Aerospace Recommended Practice, Society of Automotive Engineers, 400 Commonwealth Drive, Warrendale.
21
[22] Panton RL (2005) Boundary layer. In: Incompressible Flow 3rd edn. John Wiley & Sons, Hoboken, New Jersey.
22
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی پدیده کاهش نیروی پسا در یک جریان مغشوش سیال ویسکوالاستیک به روش شبیهسازی عددی مستقیم DNS
شبیهسازی عددی مستقیم جریان متلاطم سیال ویسکوالاستیک، به دلیل اهمیت آن در پیشبینی پدیده کاهش پسا و ارائه مدلهای تلاطم مخصوص جریانهای ویسکوالاستیک، بخش قابل توجهی از مطالعات مرتبط با سیالات غیرنیوتنی را به خود اختصاص داده است. در این مطالعه، پس از معرفی پدیده کاهش پسا، معادلات حاکم در سه بعد و غیر دائم جهت شبیهسازی عددی مستقیم جریان متلاطم در یک کانال با استفاده از مدل ویسکوالاستیک گزیکس بررسی و با توسعه یک حلگر جدید در محیط نرمافزار اوپنفوم و بر مبنای روش حجم محدود، نتایج مربوط استخراج شده است. پس از مقایسه مشخصات تلاطم جریان با نتایج مربوط به سیال نیوتنی، میزان کاهش پسا محاسبه گردیده است. همچنین نتایج موجود، با نتایج مربوط به مطالعهای مشابه بر مبنای کد تفاضل محدود و به ازای پارامترهای رئولوژیک یکسان (150Reτ=، 30Weτ=، 9/0β= و 001/0α=) مقایسه و همخوانی خوبی مشاهده میشود. اثر تغییر ضرایب α و β بر روی مقدار کاهش پسا و مشخصات جریان بررسی شده است.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_926_f909bdfe7164b7e85bcb1a8fa9ed140f.pdf
2017-03-21
255
274
10.22044/jsfm.2017.926
پدیده کاهش پسا
سیال ویسکوالاستیک
شبیهسازی عددی مستقیم
مدل گزیکس
نرم افزار اپن فوم
احسان
راستی
ehsan_rasti128@yahoo.com
1
دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان
AUTHOR
فرهاد
طالبی
talebi573@gmail.com
2
استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان
LEAD_AUTHOR
کیومرث
مظاهری
kiumars@modares.ac.ir
3
استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس
AUTHOR
[1] Toms BA (1949) Observations on the flow of linear polymer solutions through straight tubes at large Reynolds numbers. Proceedings of the International Rheological Congress (General and Physical Chemistry) 2: 135-141.
1
[2] Housiadas KD, Beris AN (2005) Direct numerical simulations of viscoelastic turbulent channel flows at high drag reduction. Korea-Aust Rheol J 17(3): 131-140.
2
[3] Sureshkumar R, Beris AN, Handler RA (1997) Direct numerical simulation of the turbulent channel flow of a polymer solution. Phys Fluids 9: 743-755.
3
[4] Beris AN, Dimitropoulos CD (1999) Pseudospectral simulation of turbulent viscoelastic channel flow. Comput. Methods Appl Mech Engrg 180: 365-392.
4
[5] Yu B, Kawaguchi Y (2003) Effect of Weissenberg number on the flow structure: DNS study of drag-reducing fluid with surfactant additives. Int J Heat Fluid Fl 24: 491-499.
5
[6] Yu B, Kawaguchi Y (2004) Direct numerical simulation of viscoelastic drag-reducing flow: a faithful finite difference method. J Non-Newton Fluid 116: 431-466.
6
[7] Yu B, Li F, Kawaguchi Y (2004) Numerical and experimental investigation of turbulent characteristics in a drag-reducing flow with surfactant additives. Int J Heat Fluid Fl 25: 961-974.
7
[8] Housiadas KD, Beris AN (2004) An efficient fully implicit spectral scheme for DNS of turbulent viscoelastic channel flow. J Non-Newton Fluid 122: 243-262.
8
[9] Housiadas KD, Beris AN (2006) Extensional behavior influence on viscoelastic turbulent channel flow. J Non-Newton Fluid 140: 41-56.
9
[10] Li CF, Sureshkumar R, Khomami B (2006) Influence of rheological parameters on polymer induced turbulent drag reduction. J Non-Newton Fluid 140: 23-40.
10
[11] Yu B, Kawaguchi Y (2006) Parametric study of surfactant-induced drag-reduction by DNS. Int J Heat Fluid Fl 27: 887-894.
11
[12] Housiadas KD, Wang L, Beris AN (2010) A new method preserving the positive definiteness of a second order tensor variable in flow simulations with application to viscoelastic turbulence. Comput Fluid 39: 225-241.
12
[13] Ohta T, Usui Y, Yasoshima H (2012) Predicting drag-reducing wall turbulence of surfactant solution by direct numerical simulation. JFST 7(3): 259-274.
13
[14] Thais L, Gatski TB, Mompean G (2012) Some dynamical features of the turbulent flow of a viscoelastic fluid for reduced drag. J Turbul 13(19): 1-26.
14
[15] Graham MD (2014) Drag reduction and the dynamics of turbulence in simple and complex fluids. Physic Fluid 26: 101301.
15
[16] موسائی الف (1393) توسعه روش میدان­های تصادفی برای شبیه­سازی عددی مستقیم کاهش درگ با میکروفیبر در جریان کانال آشفته. ماهنامه علمی پژوهشی مهندسی مکانیک مدرس 82-75 :(4)14.
16
[17] Kawamura H (2010) DNS database of wall turbulence and heat transfer. Tokyo University of Science. http://murasun.me.noda.tus.ac.jp/turbulence/.
17
[18] Pinho FT (2003) A GNF framework for turbulent flow models of drag reducing fluids and proposal for a k–ε type closure. J Non-Newton Fluid 114: 149-184.
18
[19] Cruz DOA, Pinho FT, Resende PR (2004) Modelling the new stress for improved drag reduction predictions of viscoelastic pipe flow. J Non-Newton Fluid 121: 127-141.
19
[20] Bird RB, Curtiss CF, Armstrong RC, Hassager O (1987) Dynamics of Polymeric Liquids. 2nd edn. John Wiley & Sons Inc., New York.
20
[21] Favero JL, Secchi AR, Cardozo NSM, Jasak H (2010) Viscoelastic flow analysis using software OpenFOAM and differential constitutive equations. J Non-Newton Fluid 165: 1625-1636.
21
[22] Van Haren SW (2011) Testing DNS capability of OpenFOAM and STAR-CCM+. M.Sc. Thesis, Delft University of Technology.
22
[23] Dean RB (1978) Reynolds number dependence of skin friction and other bulk flow variables in two-dimensional rectangular duct flow. J Fluid Eng-T Asme 100: 215-223.
23
[24] Jiang X, Lai CH (2009) Numerical Techniques for Direct and Large-Eddy Simulations. CRC Press/Taylor & Francis Ltd., Boca Raton.
24
[25] Virk PS (1971) An elastic sublayer model for drag reduction by dilute solutions of linear macromolecules. J Fluid Mech 45: 417-440.
25
[26] Chhabra RP, Richardson JF (2008) Non–Newtonian Flow and Applied Rheology. 2nd edn. IChemE., New York.
26
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی عددی تأثیر نانوسیال بر راندمان چاه حرارتی میکرو کانالی با استفاده از روش تاگوچی
در این مقاله عملکرد یک چاه حرارتی میکروکانالی با دو جنس مختلف آلومینیم و مس و با نانو سیالات مختلف و سیال پایه آب و اتیلن-گلیکول مورد مطالعه قرار گرفته است. چاه حرارتی میکروکانلی شامل تعدادی میکروکانال موازی است که برای کنترل دما بر روی یک منبع گرم مانند سیپییو کامپیوتر قرار میگیرد. جریان درون کانالها آرام، دائمی و سیال تراکم ناپذیر است. نانوسیالات مورد استفاده همگن در نظر گرفته شدهاند. معادلات حاکم بهصورت سه بعدی و بهروش عددی حجم محدود حل شدند. برای بررسی تاثیر همزمان تمامی پارامترهای اثرگذار از روش آماری تاگوچی استفاده شده است. بررسیها نشان میدهد که در شرایط یکسان ترکیبات مختلف نانوذرات با سیال پایه اتیلن گلیکول در مقایسه با نانوسیالات آب بیش از ده برابر افت فشار ایجاد کرده و همچنین، دمای منبع گرم در این حالت تقریباً ده درجه سانتی گراد بالاتر است. بنابراین استفاده از نانوسیالات با سیال پایه اتیلنگلیکول توجیهپذیر نیست. از دیگر یافتههای تحقیق این است که نانو سیال آب-اکسید تیتانیوم 5/0 درصد و کانال مسی از میان وضعیتهای در نظر گرفته شده، بهترین راندمان را برای چاه حرارتی داشته اما نانوسیال آب-اکسید آلومینیم 8 درصد و کانال مسی بهترین کاهش دما را برای منبع گرم دارد.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_860_1c9196df4b254bf26208e8227ee8ac14.pdf
2017-03-21
275
287
10.22044/jsfm.2017.860
چاه حرارتی میکروکانالی
نانوسیال
تاگوچی
راندمان حرارتی
مهران
خاکی جامعی
khaki@iausari.ac.ir
1
استادیار، مهندسی مکانیک- تبدیل انرژی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد ساری، ساری
LEAD_AUTHOR
مرتضی
عباسی
m.abbasi@iausari.ac.ir
2
استادیار، مهندسی مکانیک- تبدیل انرژی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد ساری، ساری
AUTHOR
[1] Jamarani A, Maerefat M, Eshagh Nimvari (2016) Numerical study of heat transfer in double-tube heat exchanger filled with porous material in a turbulent fluid flow. Modares Mech Eng 16(3): 173-184. (In persion)
1
[2] Shakiba A, Gorji M (2015) Numerical investigation of ferrofluid flow and heat transfer characteristics through a double pipe heat exchanger. Modares Mech Eng 15(2): 41-52. (In persion)
2
[3] Tuckerman DB, Pease R (1981) High-performance heat sinking for VLSI. Electron Devic Lett 2(5): 126-129.
3
[4] Ho CJ, Wei L, Li Z (2010) An experimental investigation of forced convective cooling performance of a microchannel heat sink with Al 2O 3/water nanofluid. Appl Therm Eng 30(2): 96-103.
4
[5] Salimi Gachuiee M, Peyghambarzadeh SM, Hashemabadi SH, Chabi A (2015) Experimental investigation of convective heat transfer of Al2O3/water nanofluid through the micro heat exchanger. Modares Mech Eng 15(2): 270-280. (In persion).
5
[6] Xuan Y, Li Q (2000) Heat transfer enhancement of nanofluids. Int J Heat Fluid Fl 21(1): 58-64.
6
[7] Lee J, Mudawar I (2007) Assessment of the effectiveness of nanofluids for single-phase and two-phase heat transfer in micro-channels. Int J Heat Mass Tran 50(3): 452-463.
7
[8] Chein R, Huang G (2005) Analysis of microchannel heat sink performance using nanofluids. Appl Therm Eng 25(17): 3104-3114.
8
[9] Wen D, Ding Y (2004) Experimental investigation into convective heat transfer of nanofluids at the entrance region under laminar flow conditions. Int J Heat Mass Tran 47(24): 5181-5188.
9
[10] Li J, Kleinstreuer C (2008) Thermal performance of nanofluid flow in microchannels. Int J Heat Fluid Fl 29(4): 1221-1232.
10
[11] Tsai TH, Chein R (2007) Performance analysis of nanofluid-cooled microchannel heat sinks. Int J Heat Fluid Fl 28(5): 1013-1026.
11
[12] Chen CH, Ding CY (2011) Study on the thermal behavior and cooling performance of a nanofluid-cooled microchannel heat sink. Int J Therm Sci 50(3): 378-384.
12
[13] Mohammed H, Gunnasegaran P, Shuaib N (2011) Influence of various base nanofluids and substrate materials on heat transfer in trapezoidal microchannel heat sinks. Int J Heat Mass Tran 38(2): 194-201.
13
[14] Jankrajang W (2003) Design of Experiment Approach for Improving Rice Milling Quality. Kasetsart University
14
[15] Um JM, Kim KS, Yam BJ, Hwang H (1996) Determination of an optimal configuration of operating policies for direct-input-output manufacturing systems using the Taguchi method. Comput Ind Eng 31(3): 555-560.
15
[16] Van Nostrand RC (2002) Design of experiments using the taguchi approach: 16 steps to product and process improvement. Technometrics 44(3): 289-289.
16
[17] Sivasakthivel T, Murugesan K, Thomas H (2014) Optimization of operating parameters of ground source heat pump system for space heating and cooling by Taguchi method and utility concept. Appl Energ 116: 76-85.
17
[18] Verma V, Murugesan K (2014) Optimization of solar assisted ground source heat pump system for space heating application by Taguchi method and utility concept. Energ Buildings 82: 296-309.
18
[19] Du T, Du W, Che K, Cheng L (2015) Parametric optimization of overlapped helical baffled heat exchangers by Taguchi method. Appl Therm Eng 85: 334-339.
19
[20] Ghassabi G, Kahrom M (2014) Experimental Investigation of dissimilarity between heat transfer and momentum transfer in a distributed boundary layer using design of experiments method. Modares Mech Eng 15(1): 323-331. (In persion)
20
[21] Milani Shirvan K, Mamourian M (2015) Numerical investigation and optimization of mixed convection and entropy generation in square cavity with lid-driven. Modares Mech Eng 15(8): 164-174. (In persion)
21
[22] Sabbah R, Farid MM, Al-Hallaj S (2009) Micro-channel heat sink with slurry of water with micro-encapsulated phase change material: 3D-numerical study. Appl Therm Eng 29(2): 445-454.
22
[23] Das SK, Choi SU, Patel HE (2006) Heat transfer in nanofluids—a review. Heat Transfer Eng 27(10): 3-19.
23
[24] Drew DA, Passman SL (2006) Theory of multicomponent fluids. Springer Science & Business Media.
24
[25] Xuan Y, Roetzel W (2000) Conceptions for heat transfer correlation of nanofluids. Int J Heat Mass Tran 43(19): 3701-3707.
25
[26] Yu W, Choi S (2003) The role of interfacial layers in the enhanced thermal conductivity of nanofluids: a renovated Maxwell model. J Nanopart Res 5(1-2): 167-171.
26
[27] Taguchi G, Jugulum R (2002) The Mahalanobis-Taguchi strategy: A pattern technology system. John Wiley & Sons.
27
[28] George P, Pillai N, Shah N (2004) Optimization of shot peening parameters using Taguchi technique. J Mater Process Tech 153: 925-930.
28
[29] Montgomery DC (2008) Design and analysis of experiments. John Wiley & Sons.
29
[30] Celik N, Turgut E (2012) Design analysis of an experimental jet impingement study by using Taguchi method. Heat Transfer Eng 48(8): 1407-1413.
30
ORIGINAL_ARTICLE
تحلیل قانون دوم ترمودینامیک در جریان سیال میکروقطبی بین دو صفحه ی موازی شیبدار
در این تحقیق، انتقال حرارت و تولید آنتروپی در جریان سیال میکروقطبی در کانال شیبدار با صفحات موازی با وجود اعمال گرادیان فشار ثابت مورد بررسی قرار گرفت. شرایط مرزی دمایی برای صفحه پایینی و صفحه بالایی به ترتیب دمای ثابت و شار حرارتی ثابت درنظرگرفته شدند. معادلات حاکم که عبارتند از معادله پیوستگی، مومنتم و انرژی هستند با استفاده از نرم افزار متمتیکا بطورکوپل بایکدیکر حل عددی شدند. با جایگذاری مقادیر عددی سرعت، میکروچرخش و دمای به دست آمده از حل عددی در قانون دوم ترمودینامیک، عدد تولید آنتروپی مورد ارزیابی قرار گرفت. تاثیر پارامترهای حاکم بر مساله بر شکل پروفیلهای بی بعد توزیع سرعت، توزیع دما، میکروچرخش، میزان تولید آنتروپی و عدد بیژن بصورت نمودارهایی ارایه و مورد بحث قرار گرفتند. نتایج نشان میدهند عدد تولید آنتروپی با افزایش عدد برینکمن افزایش مییابد و با افزایش پارامتر غیرخطی و اعداد پرانتل و رینولدز موجب کاهش عدد تولید آنتروپی می شوند. . همچنین اثرات گرادیان فشار اعمالی بر شکل پروفیلهای بی بعد توزیع سرعت، توزیع دما، میکروچرخش، میزان تولید آنتروپی و عدد بیژن مورد بررسی قرار گرفتند.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_935_4e96497ba1e5fe4f9b2aa0c5c458e414.pdf
2017-03-21
289
300
10.22044/jsfm.2017.935
سیال میکروقطبی
تولید آنتروپی
عدد بیژن
سیال غیرنیوتنی
عباس
حزباوی
abbas.kosarineia@iauahvaz.ac.ir
1
گروه مهندسی مکانیک، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران
LEAD_AUTHOR
سجاد
شرهانی
sharhani.sajad@gmail.com
2
گروه مهندسی مکانیک، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران
AUTHOR
[1] Bejan A (1979) A study of entropy generation in fundamental convective heat transfer. J Heat Trans-T ASME 101(4): 718-725.
1
[2] Bejan A (1982) Second law analysis in heat transfer and thermal design. Adv Heat Tran 15: 1-58.
2
[3] Bejan A (1996) Entropy generation minimization. CRC Press, NewYork.
3
[4] Havzali M, Arikoglu A, Komurgoz G, Keser HI, Fraser RO (2008) Analytical numerical analysis of entropy generation for gravity-driven inclined channel flow with initial transition and entrance effects. Phys Scr 78(4): 045401.
4
[5] Komurgoz G, Arikoglu A, Turker E, Ozkol I (2010) Second-law analysis for an inclined channel containing porous-clear fluid layers by using the differential transform method. Numer Heat Tr A-Appl 57(8): 603-623.
5
[6] Famouri M, Hooman K (2008) Entropy generation for natural convection by Heated partitions in cavity. Int Commun Heat Mass 35(4): 492-502.
6
[7] Shahi M, Mahmoudi AH, Honarbakhsh Raouf A (2011) Entropy generation due to natural convection cooling of nanofluid. Int Commun Heat Mass 37(7): 972-983
7
[8] Cho C, Chen C, Chen K (2013) Natural convection heat transfer and entropy generation in Wavy-wall enclosure containing water-based nanofluid. Int J Heat Mass Tran 61: 749-758.
8
[9] Das S, Jana RN (2014) Entropy generation due to MHD flow in a porous channel with Navier slip. Ain Shams Eng J 5: 575-584.
9
[10] Chen BS, Liu CC (2014) Heat transfer and entropy generation in fully-developed mixed convection nanofluid flow in vertical channel. Int J Heat Mass Tran 79: 750-758.
10
[11] فلاح ک، رهنی م، محمدزاده ع، نجفی م (1394) انتقال حرارت جابجایی اجباری عبوری از یک سیلندر دایروی ساکن در سیالات غیر نیوتنی. مجله علمی پژوهشی مکانیک سازه­ها و شاره­ها242-229 :(4)5.
11
[12] Hazbavi A (2016) Second law analysis of magnetorheological rotational flow with viscous dissipation. J Therm Sci Eng 8(2).
12
[13] Mahmud S, Fraser RA (2002) Second law analysis of heat transfer and fluid flow inside a cylindrical annular space. Exergy 2(4): 322-329.
13
[14] Iman Z (2008) On the importance of thermal boundary conditions in heat transfer and entropy generation for natural convection inside a porous enclosure. Int J Therm Sci 47: 339-346.
14
[15] Antar MA, El-Shaarawi MA (2009) The entropy generation for a rotating sphere under uniform heat flux boundary condition in forced-convection flow. Int J Numer Method H 19(3/4): 396-410.
15
[16] Butt AS, Munawar S, Ali A, Mehmood A (2012) Entropy generation in hydrodynamic slip flow over a vertical plate with convective boundary. J Mech Sci Technol 26(9): 2977-2984.
16
[17] Anand V (2014) Slip law effects on heat transfer and entropy generation of pressure driven flow of a power law fluid in a microchannel under uniform heat flux boundary condition. Energy 76: 716-732.
17
[18] Mostafa S, Ali K (2014) Convective heat transfer and entropy generation analysis on Newtonian and non-Newtonian fluid flows between parallel-plates under slip boundary conditions. Int J Heat Mass Transfer 70: 664-673.
18
[19] Ibanez G (2014) Entropy generation in MHD porous channel with hydrodynamic slip and convective boundary conditions. Int J Heat Mass Tran 80: 274-280.
19
[20] Eringen AC (1966) The theory of micropolar fluids. J Math Mech 16: 1-18.
20
[21] Ramana Murthy JV, Srinivas J (2014) First and second law analysis for the MHD flow of two immiscible couple stress fluids between two parallel plates. Heat Tran Asian Res 44(5): 468-487.
21
[22] Jangili S, Murthy JV (2015) Thermodynamic analysis for the mhd flow of two immiscible micropolar fluids between two parallel plates. FHMT 6(1): 1-11.
22
[23] Srinivasacharya D, Hima Bindu K (2016) Entropy generation in a micropolar fluid flow through an inclined channel. AEJ 55(2).
23
[24] قنبری م، حسین­پور س، رضازاده ق، (1393) اثرات محیط سیال روی ارتعاشات رزوناتور میکروتیر با استفاده از تئوری میکروپولار. مجله علمی پژوهشی مهندسی مکانیک مدرس 210-205 :(10)14.
24
[25] Ariman T, Cakmak AS (1968) Some basic viscous flows in micropolar fluids. Rheol Acta 7(3): 236-242.
25
[26] Kucaba-Pietal A (2004) Microchannels flow modeling with the micro-polar fluid theory. Bull Pol 53: 209-214.
26
ORIGINAL_ARTICLE
تغییرات سینتیک خط تماس ضمن تبخیر سطحی یک قطره آب بر روی سطح جامد
تبخیر قطره، نقش اساسی در بسیاری از کاربردهای مهندسی نظیر پیشآمیختگی سوخت / هوا، رشد کریستال، چاپ رنگ و جوهرافشان و همچنین کاربردهای زیست مواد و اکتشاف دارو دارد. علیرغم تحقیقات زیاد، مکانیسم سینتیک خط تماس در تبخیر قطره هنوز بخوبی درک نشده است. مشکل اصلی در درک سینتیک قطره، به توصیف حرکت خط تماس بر روی سطح جامد بر میگردد؛ جاییکه شرط عدم لغزش هیدرودینامیک نقض میشود. در این تحقیق یک توجیه فیزیکی برای لغزش خط تماس ارائه میشود که به کمک مدل مولکولی جریان نزدیک یک سطح، منشأ این لغزش را به گرادیان ممنتم اعمالی مابین سطح مشترک مایع/ گاز نسبت میدهد؛ بدین ترتیب که با حرکت به سمت فاز مایع از لغزش کاسته شده و شرط عدم لغزش کلاسیک غالب میشود. به کمک فرآیند عدملغزش-لغزش در خط تماس، یک مدل فیزیکی برای مرحله دوم تبخیر قطره بر روی سطح جامد، جاییکه قطره در زاویه تماس ثابت، کاهش حجم میدهد، پیشنهاد میشود و امکانسنجی آن از طریق مقایسه با دادههای تجربی مورد بحث و بررسی قرار میگیرد.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_939_cc76cb6905557ded21140102109d50bc.pdf
2017-03-21
301
314
10.22044/jsfm.2017.939
سینتیک خط تماس
لغزش خط تماس
مدل هیدرودینامیک
تبخیر قطره
امیر
کریم دوست یاسوری
yasuri.am@lu.ac.ir
1
استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه لرستان
LEAD_AUTHOR
[1] Bourgks-Monnier C, Shanahan MER (1995) Influence of evaporation on contact angle. Langmuir 11: 2820-2829.
1
[2] Shanahan MER (2001) Spreading of water: Condensation effects. Langmuir 17:8229-8235.
2
[3] Hu H, Larson RG (2002) Evaporation of a sessile droplet on a substrate. J Phys Chem B 106:1334-1344.
3
[4] Hu H, Larson RG (2006) Marangoni effect reverses coffee-ring depositions. J Phys Chem B 110:7090-7094.
4
[5] Girard F, Antoni M, Faure S, Steinchen A (2006) Evaporation and marangoni driven convection in small heated water droplets. Langmuir 22:11085-11091.
5
[6] Kim J, Ahn S, Kim JH, Zin W (2007) Evaporation of water droplets on polymer surfaces. Langmuir 23:6163-6169.
6
[7] Kim J, Ahn S, Kim JH, Kim JS, Cho K, Jung JC, Chang T, Ree M, Zin W (2008) Evaporation of sessile droplets of dilute aqueous solutions containing Sodium n-Alkylates from polymer surfaces: Influences of Alkyl length and concentration of solute. Langmuir 24:11442-11450.
7
[8] کریم دوست یاسوری الف، پسندیده فرد م (1391) مطالعه تجربی و تحلیلی دینامیک تبخیر سطحی قطرات آب بر روی سطوح مختلف. نشریه علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک 98-81 :(2)23.
8
[9] کریم دوست یاسوری الف، پسندیده فرد م (1393) بررسی تجربی اثرات موئینگی در تبخیر سطحی قطرات آب. نشریه علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک 13-1 :(2)25.
9
[10] Li Q, Zhou P, Yan HJ (2016) Pinning–depinning mechanism of the contact line during evaporation on chemically patterned surfaces: A lattice Boltzmann study. Langmuir 32 (37): 9389-9396.
10
[11] Wang F, Wu H (2015) Molecular origin of contact line stick-slip motion during droplet evaporation. Sci Rep 5: 17521.
11
[12] Roisman IV, Opfer L, Tropea C, Raessi M, Mostaghimi J, Chandra S (2008) Drop impact onto a dry surface: Role of the dynamic contact angle. Colloid Surface A 322:183-191.
12
[13] Šikalo S, Wilhelm HD, Roisman IV, Jakirlic S, Tropea C (2005) Dynamic contact angle of spreading droplets: Experiments and simulations. Phys Fluid 17:062103(1-13).
13
[14] Bayer I, Megaridis CM (2006) Contact angle dynamics in droplets impacting on flat surfaces with different wetting characteristics. J Fluid Mech 558: 415-449.
14
[15] Blake TD, Haynes JM (1969) Kinetics of liquid/liquid displacement. J Colloid Interface Sci 30(3).
15
[16] Cox RG (1986) The dynamics of the spreading of liquids on a solid surface. Part 1, Viscous Flow, J Fluid Mech 168:169-194.
16
[17] Petrov PG, Petrov JG (1992) A combined molecular-hydrodynamic approach to wetting kinetics. Langmuir 8:1762-176.
17
[18] Ranabothu SR, Karnezis C, Dai LL (2005) Dynamic wetting: Hydrodynamic or molecular-kinetic? J Colloid Interface Sci 288: 213-221.
18
[19] Pasandideh-Fard M, Qiao YM, Chandra S, Mostaghimi J (1996) Capillary effects during droplet impact on a solid surface. Phys Fluid 8:650-659.
19
[20] Ruckenstein E (2002) Microscopic origin of macroscopic wetting. Colloid Surface A 206:3-10.
20
[21] Huh C, Scriven LE (1971) Hydrodynamic model of steady movement of a solid/liquid/fluid contact line. J Colloid Interface Sci 35(1):85-101.
21
[22] Voinov OV (1976) Hydrodynamics of wetting. J Fluid Mech 11:714-721.
22
[23] De Gennes PG (1985) Wetting: Statics and dynamics. Rev Mod Phys 57(3).
23
[24] Lee J, Sears FW, Turcotte DL (1963) Statistical thermodynamics. Reading, Mass., Addison-Wesley Publishing Co.,Inc.,p. 81.
24
[25] John JEA (1984) Gas dynamic. Dean, School of Engineering, University of Massachusetts, 2nd ed.
25
[26] Jennings S (1988) The mean free path in air. J Aerosol Sci 19:159-167.
26
[27] Ruckenstein E (1992) Dynamics of partial wetting. Langmuir 8:3038-3039.
27
[28] Ruckenstein E, Dunn CS (1977) Slip velocity during wetting of solids. J Colloid Interface Sci 59(1).
28
[29] Sefiane K, Tadrist L (2006) Experimental investigation of the de-pinning phenomenon on rough surfaces of volatile drops. Int Commun Heat Mass Trans 33:482–490.
29
[30] Foister RT (1990) The kinetics of displacement wetting in liquid/liquid/solid systems. J Colloid Interface Sci 136(1).
30
[31] De Ruijter MJ, Blake TD, De Coninck J (1999) Dynamic wetting studied by molecular modeling simulations of droplet spreading. Langmuir 15: 7836-7847.
31
[32] Shin DH, Lee SH, Jung J, Yoo JY (2009) Evaporating characteristics of sessile droplet on hydrophobic and hydrophilic surfaces. Microelectron Eng 86:1350-1353.
32
ORIGINAL_ARTICLE
حل عددی انتقال حرارت جابجایی طبیعی در محفظه مربعی شکل همراه با گوشه های اصلاحشده پرشده از نانو سیال آب اکسید آلومینیوم
در این تحقیق به مدلسازی محفظهای با سطح مقطع مربعی شکل همراه با کنجهای دایروی پرشده از نانو سیال و بررسی تغییرات الگوی جریان و عملکرد انتقال حرارت جابجایی طبیعی درون آن پرداختهشده است. نانو سیال آب - اکسید آلومینیوم درون این محفظه، بهعنوان سیال عامل در نظر گرفتهشده است. ویسکوزیته دینامیکی و ضریب هدایت حرارتی بر طبق مدلهای خواص متغیر جدید وابسته به قطر نانو ذرات، غلظت آنها و دما است. شرایط مرزی، محفظه شامل دو دیوارۀ افقی آدیاباتیک و دیوارههای عمودی همدما است. برای حل عددی معادلات پیوستگی، اندازه حرکت و انرژی از روش حجم محدود با سیستم شبکه با سازمان شده استفادهشده است. همچنین معادلات گسسته شده توسط روشهای گسسته سازیهای زمانی و مکانی در زبان برنامهنویسی فرترن نوشتهشده است. اثر تغییر پارامترهای مانند نانو ذرات غیریکنواخت، اندازه قطر متوسط نانو ذرات، کسر حجمی نانو ذرات، در اعداد گراشف و پرانتل برای هندسههای مختلف موردبررسی قرارگرفته است. استفاده از نانو سیال باعث افزایش نرخ انتقال حرارت و عدد نوسلت شده بهطوریکه در در عدد گراشف ، عدد نوسلت 25%، در عدد گراشف ، 26% و در عدد گراشف ، 28% افزایش مییابد. علاوه براین با افزایش پارامتر مقدار کسر حجمی نانو ذرات و عدد نوسلت افزایش مییابد.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_928_a8d0430104f8ecc440ed2fa7d02589d8.pdf
2017-03-21
315
328
10.22044/jsfm.2017.928
انتقال حرارت جابجایی طبیعی
محفظه مربعی
نانوسیال
آب-اکسید آلومینیوم
تقریب بوزینسک
عبدالله
رضوانی آلیله
rezvani_61@yahoo.com
1
دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان
LEAD_AUTHOR
مجتبی
بیگلری
mbiglari@semnan.ac.ir
2
دانشیار مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان
AUTHOR
محمدصادق
ولی پور
msvalipour@semnan.ac.ir
3
دانشیار مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان
AUTHOR
[1] Choi SU, Zhang ZG, Keblinski P (2004) Nanofluids in encyclopedia of nanoscience and nanotechnology. American Scientific Publishers 6: 757-773.
1
[2] Taheri Y, Ziapour BM, Alimardani K (2013) Study of an efficient compact solar water heater. Energ Convers Manage 70: 187-193.
2
[3] Rezvani A, Valipour MS, Biglari M (2015) Numerical study of entropy generation for natural convection in cylindrical cavities. Int J Heat Mass Tran 3(2): 89-99.
3
[4] Ziapour BM, Dehnavi R (2012) A numerical study of the arc-roof and the one-sided roof enclosures based on the entropy generation minimization. Comput Math Appl 64(6): 1636-1648.
4
[5] Ziapour BM, Dehnavi R (2011) Finite-volume method for solving the entropy generation due to air natural convection in -shaped enclosure with circular corners. Math Comput Model 54: 1286-1299.
5
[6] Dehnavi R, Rezvani A (2012) Numerical investigation of natural convection heat transfer of nanofluids in a Γ shaped cavity. Superlattice Microst 52: 312-325.
6
[7] Salari M, Rezvani A, Mohammadtabar A, Mohammadtabar M (2015) Numerical study of entropy generation for natural convection in rectangular cavity with circular corners. Heat Tran Eng 36: 186-199.
7
[8] Behseresht A, Noghrehabadi A, Ghalambaz M (2014) Natural-convection heat and mass transfer from a vertical cone in porous media filled with nanofluids using the practical ranges of nanofluids thermo-physical properties, Chem Eng Res Des 92: 447-452.
8
[9] Haddad Z, Abu-Nada E, Oztop HF, Mataoui A (2012) Natural convection in nanofluids: Are the thermophoresis and Brownian motion effects significant in nanofluid heat transfer enhancement. Int J Therm Sci 57: 152-162.
9
[10] Xuan Y, Li Q (2000) Heat transfer enhancement of nanofluids. Int J Heat Fluid Flow 21: 58-64.
10
[11] Eastman J, Choi U, Li S, Thompson L, Lee S (1996) Enhanced thermal conductivity through the development of nanofluids. in MRS proceedings.
11
[12] Lai FH, Yang YT (2011) Lattice Boltzmann simulation of natural convection heat transfer of Al2O3/water nanofluids in a square enclosure. Int J Therm Sci 5: 1930-1941.
12
[13] Hwang KS, Lee JH, Jang SP (2007) Buoyancy-driven heat transfer of water-based Al2O3 nanofluids in a rectangular cavity. Int J Heat Mass Tran 50: 4003-4010.
13
[14] Li CH, Peterson G (2006) Experimental investigation of temperature and volume fraction variations on the effective thermal conductivity of nanoparticle suspensions (nanofluids). J Appl Phys 99: 084314.
14
[15] زحمتکش الف (2014) تولید آنتروپی نانوسیالات در همرفت طبیعی در محفظههای متخلخل مستطیل شکل. مجله مکانیک سازهها و شارهها 184-171 :4.
15
[16] جمشید اصلی د، عباسی ع (2013) شبیهسازی عددی دوفازی جریان و انتقال حرارت نانوسیالها در میکرو چاه حرارتی با استفاده از مدل مخلوط همگن. مجله مکانیک سازهها و شارهها 63-51 :3.
16
[17] Dostdar MM, Yekani M (2017) Numerical study of mixed convection of nano fluid in a lid-driven cavity containing hot obstacles. Aerospace Mechanics Journal 12: 67-78.
17
[18] Zare Ghadi A, Sadegh Valipour M (2014) Numerical study of hydro-magnetic nanofluid mixed convection in a square lid-driven cavity heated from top and cooled from bottom. Transp Phenom Nano Micro Scales 2: 29-42.
18
[19] کارگر شریف آباد هـ، فلسفی م (2015) مدل سازی عددی انتقال حرارت جابجایی داخلی سیال مغناطیسی تحت میدان مغناطیسی منقطع و فرکانسهای زمانی متفاوت. مجله مهندسی مکانیک مدرس 98-91 :15.
19
[20] Hemmat Esfe SSM, Mir-Talebi SS (2014) Influence of Variable properties nanofluid on combined convection heat transfer in a two sided lid-driven enclosure with sinusoidal temperature profile. Aerospace Mechanics Journal 10: 51-63.
20
[21] Chen W, Liu W, Liu B (2006) Numerical and experimental analysis of heat and moisture content transfer in a lean-to greenhouse. Energ Build 38: 99-104.
21
[22] Chen W, Liu W (2006) Numerical simulation of the airflow and temperature distribution in a lean-to greenhouse. Renew Energ 31: 517-535.
22
[23] Sharma P, Tiwari G, Sorayan V (1999) Temperature distribution in different zones of the micro-climate of a greenhouse: a dynamic model. Energy Convers Manage 40: 335-348.
23
[24] Impron I, Hemming S, Bot G (2007) Simple greenhouse climate model as a design tool for greenhouses in tropical lowland. Biosystems Eng 98: 79-89.
24
[25] Lin KC, Violi A (2010) Natural convection heat transfer of nanofluids in a vertical cavity: Effects of non-uniform particle diameter and temperature on thermal conductivity. Int J Heat Fluid Flow 31: 236-245.
25
[26] Hamilton R, Crosser O (1962) Thermal conductivity of heterogeneous two-component systems. Ind Eng Chem Fund 1: 187-191.
26
[27] Xu J, Yu B, Zou M, Xu P (2006) A new model for heat conduction of nanofluids based on fractal distributions of nanoparticles. J Phys Appl Phys 39: 4486.
27
[28] Chorin AJ (1967) A numerical method for solving incompressible viscous flow problems. J Comput Phys 2: 12-26.
28
[29] Chorin AJ (1997) A numerical method for solving incompressible viscous flow problems. J Comput Phys 135: 118-125.
29
[30] Khanafer K, Vafai K, Lightstone M (2003) Buoyancy-driven heat transfer enhancement in a two-dimensional enclosure utilizing nanofluids. Int J Heat Mass Tran 46: 3639-3653.
30
[31] Oliveski RDC, Macagnan MH, Copetti JB (2009) Entropy generation and natural convection in rectangular cavities. Appl Therm Eng 29: 1417-1425.
31
[32] Vahl Davis G de (1983) Natural convection of air in a square cavity: a bench mark numerical solution. Int J Numer Meth Fluid 3: 249-264.
32