دانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-947511520211122Investigating the performance of the damped vibration absorber made of a
three-layer beam with a viscoelastic coreبررسی کارایی جاذب ارتعاش ساخته شده از تیر سه لایه با هسته ویسکوالاستیک116229410.22044/jsfm.2021.11005.3433FAتوحید واحدی اصلکارشناسی ارشد، دانشکده فناوریهای نوین و مهندسی هوافضا، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایرانسعید محمودخانیاستادیار، دانشکده فناوریهای نوین و مهندسی هوافضا، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران0000-0002-7442-4936Journal Article20210719In this study the performance of a dynamic vibration absorber made of a curved sandwich beam with a viscoelastic core and an attached rigid mass is investigated. For this purpose the primary structure is modeled as a mass-spring and the sandwich beam is modeled using layerwise-based methods. This is done by using the Euler-Bernoulli beam theory for the top and bottom layers and using higher-order shear theory for the core. The constitutive behavior of the viscoelastic material is also described by the complex modulus approach where the dependence of the modulus to frequency and temperature is also accounted for. The solution is provided by using the finite element method with three-node line element and using a combination of Lagrangian and Hermitian shape functions. Numerical studies include investigating the effects of the beam geometric parameters, the mass and gravity center of the rigid mass on the maximum response amplitude, which is used to design an absorber with better performances. Also, the robustness of the method under the effect of thermal variations is assessed and an acceptable range of thermal variation for using the absorber is obtained. It is found that the absorber could significantly reduce the resonance vibration and changes of about 20 oC in environment temperature would not deteriorate its performance.در این مطالعه، به بررسی عملکرد جاذب ساخته شده از تیر خمیدهی ساندویچی با هستهی ویسکوالاستیک به همراه جرم صلب پرداخته شده است. برای این منظور سازه اصلی بهشکل جرم و فنر درنظرگرفته شده و تیر سهلایه بهروش لایه به لایه مدلسازی شد. برای این کار، لایههای بالا و پائین با استفاده از نظریه اویلر- برنولی مدلسازی شده و در مدلسازی هسته از نظریهی مرتبهی بالای برشی استفاده شد. همچنین علاوه بر اندازه جرم صلب الحاقی، اثر فاصله مرکز جرم آن از تیر نیز در محاسبات درنظرگرفته شد. در بررسی رفتار مادهی ویسکوالاستیک از روش مدول مختلط استفاده شده و وابستگی مدول به فرکانس و دما در نظر گرفته شد. برای حل مسأله نیز روش المان محدود و المانهای یکبعدی سهگرهی با ترکیبی از توابع شکل لاگرانژی و هرمیتی برای دستیابی به پاسخ دقیق بهکار گرفته شد. بررسی عددی تاثیر تغییرات هندسهی تیر، جرم و مکان مرکز جرم صلب در کاهش دامنه ارتعاشات هارمونیک سازهی اصلی ارائه صورت گرفته و از روی آن خواص، طرح جاذب با عملکرد کارآمد ارائه شده است. همچنین صلابت جاذب طراحی شده تحت اثر تغییرات دما بررسی شده و بازهی تغییرات دمایی قابل قبول برای استفاده از جاذب تعیین شده است. نتایج حاصل نشان میدهد جاذب ارائه شده نقش بهسزایی در کاهش دامنهی پاسخ فرکانسی سازهی اصلی داشته و تغییرات دمایی در حدود 20 درجه سلسیوس اثری در کاهش کارایی آن ندارد.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2294_1d7b26e9698bc9f47af609a2a0e793f4.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-947511520211122Design of hybrid control system for path tracking of a quadrotor subject to uncertain disturbancesطراحی کنترلکننده ترکیبی برای ردیابی مسیر یک کوادروتور با وجود اغتشاش نامعین1732229510.22044/jsfm.2021.7877.2813FAعلی محمدیدانشآموخته کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهانسید امیرمحمد مناقبدانشجوی دکترا، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهراناحسان عباسیدانشجوی دکترا، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهانسید حسین ساداتیاستادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی ، تهرانJournal Article20190116In this research, a novel nonlinear control strategy along with its simulation for a quadrotor helicopter is proposed. In the present work, a six-DOF dynamic equations of the quadrotor system subjected to unknown external disturbances based on the Newton-Euler equations is developed completely and without any simplification. Considering the under-actuated and strongly coupled characteristics of quadrotor helicopter, a nonlinear control method is designed using integral backstepping combined with the sliding mode control (integral BS-SMC) to stabilize the qudrotor attitude and to tracking the desired trajectory. The designed controllers based on the hierarchical control scheme can be used to control the rotational and translational movements and their stability are validated by the Lyapunov stability theorem. Using the proposed controller, the chattering phenomenon and discontinuousness of the control inputs faced by traditional sliding mode control (SMC) can be avoided. The feasibility and performance of the presented control approach is verified by the simulations under different scenarios. The results show that the proposed nonlinear control method not only has a better tracking performance than PID controller, but also has a higher robustness when unknown disturbances occur.در این پژوهش یک روش کنترل غیرخطی جدید همراه با شبیهسازی برای کوادروتور ارائه میشود. معادلات دینامیکی پرنده بصورت یک جسم با شش درجه آزادی بر اساس معادلات نیوتن-اویلر، بصورت کامل و بدون سادهسازی و همراه با اغتشاش خارجی نامعین در نظر گرفتهشدهاست. با توجه به کمعملگر بودن پرنده و کوپل دینامیک آن، یک الگوریتم کنترل غیرخطی با ترکیب روش کنترلی گام به عقب انتگرالگیر و روش مود لغزشی برای پایداری وضعیت پرنده و دنبال کردن مسیر مطلوب توسط آن، طراحی میشود. کنترلکنندههای طراحی شده براساس کنترل سلسله مراتبی برای کنترل حرکات چرخشی و حرکات انتقالی پرنده استفاده میشوند، ضمن اینکه پایداری آنها توسط تئوری لیاپانوف اثبات میشود. با استفاده از کنترلکننده پیشنهادی، میتوان از وقوع پدیده چترینگ و همچنین ورودی کنترلی ناپیوسته که در روش کنترلی مود لغزشی رخ میدهد، اجتناب کرد. عملکرد کنترلکننده ارائه شده در این تحقیق توسط شبیه-سازی تحت سناریوهای مختلف تایید میشود. نتایج نشان میدهد که روش پیشنهادی نسبت به کنترلکننده PID نهتنها عملکرد بهتری در ردیابی مسیر از خود نشان میدهد بلکه در مواجهه با اغتشاش خارجی نامعین، مقاومتر است.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2295_8a68ca94e5aa3a7e15118ccfdec74f8e.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-947511520211122Feature Extraction Based on Deep Learning for Mechanical Bearing Fault Detection and Classification in Squirrel Cage Induction Machineاستخراج ویژگی به کمک یادگیری عمیق برای تشخیص و دسته بندی خطاهای مکانیکی یاتاقان در ماشینهای القایی قفس سنجابی3348229610.22044/jsfm.2021.10667.3360FAمحمد حسین تبار مرزبالیاستادیار، دانشکده مهندسی برق، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، سمنانسعید حسنیکارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی کامپیوتر، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، سمنانهدی مشایخیاستادیار، دانشکده مهندسی کامپیوتر، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، سمنانولی الله مشایخیاستادیار، دانشکده مهندسی برق، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، سمنانJournal Article20210405Bearings are one of the main components used in the drive-train of electrical machines. Early fault diagnosis and classification of bearing fault for maintenance of electromechanical system are very important. With progresses in measurement and digital systems, extensive range of real-time data can be available in electrical machines. Since fault diagnosis based on signal processing methods from extracted signals may not be possible due to different reasons such as noise level, natural frequencies of system, saturation of core,, severity of fault and load torque, deep learning methods have been considered in recent years. In this paper, time series deep learning method for condition monitoring of bearing in electrical machine for the purpose of detection and classification of fault is considered. Obtained results by means of proposed method have been compared with pervious techniques. Experimental results show that proposed deep learning method can detect and classify bearing fault with accuracy above 90%.یاتاقانها یکی از مهمترین اجزای است که در پیشرانههای ماشینهای الکتریکی مورد استفاده قرار میگیرد. تشخیص و دستهبندی موثر و زودهنگام خطای یاتاقان برای نگهداری پیشرانه یک سیستم الکترومکانیکی بسیار حائز اهمیت خواهد بود. با پیشرفت در سیستمهای اندازه گیری و دیجیتال، دادههای گسترده و حجیم به صورت زمان-حقیقی در ماشینهای الکتریکی در دسترس خواهد بود. با توجه به اینکه تشخیص خطا به کمک روشهای مرسوم پردازش سیگنال از سیگنال استخراج شده ممکن است به دلایل مختلفی همچون سطح اغتشاش، فرکانسهای طبیعی سیستم، اشباع هسته، شدت خطا و میزان گشتاور مقاوم امکان پذیر نباشد، روشهای یادگیری عمیق در این راستا مورد توجه قرار گرفتهاند. در این مقاله شبکه عمیق یادگیری سری زمانی برای پایش وضعیت یاتاقان در ماشینهای الکتریکی به منظور دستهبندی و شناسایی نوع خطا استفاده شدهاست. نتایج به دست آمده با روشهای موجود و مرسوم بر روی دادههای عملی مورد مقایسه قرار گرفتهاست. نتایج بدست آمده از دادههای عملی نشان می دهد که روش یادگیری عمیق ارائه شده با دقت بالای 90 درصد امکان شناسایی و دستهبندی خطای یاتاقان را داراست.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2296_57cb78a5a7d3a3f49143e1570b0e57cc.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-947511520211122Reliability-Based Design Optimization of Columns under Buckling Loadطراحی بهینه ستونها بر اساس قابلیت اعتماد تحت بار کمانش4962229710.22044/jsfm.2021.10992.3432FAآرمین نصراللهیدانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایرانمحمدحسین ابوالبشریاستاد، مهندسی مکانیک دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایرانJournal Article20210716In this paper, the reliability based design optimization of columns under buckling load is investigated using evolutionary structural optimization. To determine the reliability index, the Hasofer-Lind method is employed and results are compared with the Monte Carlo method. The standard response surface method with central composite design is used to estimate the limit state function. An optimization algorithm for optimal design of columns against buckling with different cross-sections and boundary conditions is presented while keeping the column weight constant.The Taguchi method is used to provide the most suitable levels of the design variables. Then by introducing reliability constraints into the algorithm, the optimized shape of the column under buckling load based on reliability is obtained. Optimized design obtained from Deterministic Optimization (DO) and Reliability Based Design Optimization (RBDO) are compared. Numerical examples show that maximum buckling load capacity is increased compared to the initial uniform design and also RBDO model is more reliable than DO.در این مقاله بهینهسازی ستونها بر اساس قابلیت اعتماد تحت بار کمانش با استفاده از روش بهینهسازی تکاملی سازهها انجام شده است. برای محاسبهی معیار اطمینان سازه روش قابلیت اعتماد هاسوفر-لیند مورد استفاده قرار گرفته و نتایج آن با روش مونت کارلو مقایسه شده است. همچنین برای تقریب تابع حالت حدی از روش پاسخ سطح استاندارد با استفاده از طرح مرکب مرکزی استفاده شده است. بهینهسازی ستونهای تحت بار کمانش با مقاطع و شرایط مرزی متفاوت در نظر گرفته می شود، به نحوی که حجم کلی سازه ثابت بماند. با ادغام روابط مربوط به قابلیت اعتماد در بهینهسازی، شکل بهینهی ستون تحت بار کمانش بر اساس قابلیت اعتماد بدست میآید. در ادامه طرح بهینه بدستآمده از بهینهسازی قطعی و بهینهسازی بر اساس قابلیت اعتماد با هم مقایسه میشوند. مثالهای عددی نشان میدهد که مقدار ظرفیت بار کمانش ستونها در مقایسه با حالت اولیه افزایش مییابد. همچنین به دلیل در نظرگرفتن قابلیت اعتماد، طراحی نسبت به حالت قطعی قابل اعتمادتر میشود.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2297_2f1c895fd2536c0b036752e21d37ba5f.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-947511520211122Crack analysis in diffusion-generalized thermoelasticity problems using the extended finite element methodتحلیل ترک در مسائل انتشار-ترموالاستیسیته تعمیم یافته با استفاده از روش المان محدود توسعهیافته6382229810.22044/jsfm.2021.10725.3376FAهادی بشیرنژاد دهقانکارشناس ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک و مکاترونیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایرانمحمدباقر نظریاستادیار، دانشکده مهندسی مکانیک و مکاترونیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران0000-0001-7959-6078مسعود مهدی زاده رخیاستادیار، دانشکده مهندسی مکانیک و مکاترونیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران0000-0001-6973-8431Journal Article20210416In this paper, the behavior of a stationary crack in a generalized diffusion-thermoelasticity medium under temperature and concentration shock has been investigated. Cracks have been modeled using the extended finite element method and stress intensity factors have been obtained using the interaction integral method. To study the phenomenon of heat dissipation and concentration, generalized Green-Naghdi and non-Fickian theories have been used. The extended finite element method has been developed to discrete equations in space and the Newmark implicit method has been used to calculate time integrals. For different loads (heat shock and concentration), stress intensity factors and temperature and concentration distribution at the crack tip have been studied. The effect of stress wave velocity, concentration wave and temperature wave on stress intensity factors for straight and oblique cracks has also been investigated. It is observed that for the case where the speed of the stress wave, and the temperature wave are the same and greater than the speed of the concentration wave, the increase of the stress intensity factors is faster and higher in other states.در این مقاله، رفتار یک ترک ساکن در محیط محدود انتشار- ترموالاستیسیته تعمیمیافته تحت شوک دمایی و غلظت بررسیشده است. ترک با استفاده از روش المان محدود توسعهیافته مدلسازی و ضرایب شدت تنش با بکارگیری روش انتگرال برهمکنش استخراج شده اند. برای مطالعه پدیده انتشار گرما و غلظت از تئوریهای تعمیمیافته گرین – نقدی و غیرفیک استفاده شده است. روش المان محدود توسعهیافته برای گسستهسازی معادلات در فضا و روش ضمنی نیومارک جهت انتگرالگیری زمانی مورداستفاده قرارگرفته است. برای بارگذاریهای مختلف (شوک گرمایی و غلظت)، ضرایب شدت تنش، توزیع دمای نوک ترک و توزیع انتشار نوک ترک مطالعه شده است. همچنین اثر سرعت موج تنش، موج غلظت و موج دما بر روی ضرایب شدت تنش برای ترکهای مستقیم و مایل بررسیشده است. مشاهده میشود برای برای حالتی که سرعت موج تنش و موج دما یکسان و بیشتر از سرعت موج غلظت است افزایش ضریب شدت تنش سریعتر و بیشتر از حالتهای دیگر است.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2298_b02f903bf13d92086d225baf0ba363ba.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-947511520211122Comparison the Performance of Rajagopal Musculoskeletal Model and its Updated Versions in Prediction of the Knee Joint Contact Forces During Walking and Squattingمقایسه عملکرد مدل اسکلتی-عضلانی راجاگوپال و نسخههای بروزشده آن در پیش بینی نیروی تماسی مفصل زانو حین دو فعالیت راه رفتن و اسکات8394229910.22044/jsfm.2021.10878.3413FAزهره ایمانی نژاددانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، ایران0000-0003-0106-0518ویلیام تیلوراستاد، مهندسی مکانیک، دانشگاه ای تی اچ زوریخ، سوئیسکالین اسمیتفوق دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه ای تی اچ زوریخ، سوئیسخلیل خلیلیاستاد، مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، ایرانJournal Article20210602Musculoskeletal models are powerful and practical tools to estimate internal body loads non-invasively. Although they are accurate enough for gait activities, large errors have been seen for activities with deep hip and knee flexion angles. Recently two studies have updated one of the existing powerful models (Rajagopal) and proposed new models for pedaling (Lai) and deep squatting (Catelli). This study compares these three models during level walking and squatting using the CAMS-Knee datasets and OpenSim software. For level walking, there was generally good agreement between all models in predicted muscle activations and EMG signals. There are low discrepancies in predicted KCFs by different models and in-vivo data (average error <20%). For squatting, muscle activation patterns have significant differences in various models and they showed considerably larger discrepancies from the EMG measurements. Our study found average peak KCF errors of 60% for Catelli, 72% for Lai, and 83% for the Rajagopal model. Although the errors are reduced in updated models, they still represent high errors that indicate the inadequacy of changes made in these models.مدلهای اسکلتی-عضلانی ابزاری قدرتمند و پرکاربرد جهت تخمین غیر تهاجمی نیروهای داخلی بدن هستند. علی رغم دقت بالای این مدلها برای حرکات گیت، اما پایین بودن دقت آنها برای حرکاتی با درجات خمش شدید مفاصل زانو و لگن، به اثبات رسیده است. اخیرا با بروزرسانی یکی از مدلهای قدرتمند موجود (راجاگوپال)، دو نسخهی جدید از آن برای شبیهسازی حرکات دوچرخه زدن (لی) و اسکات عمیق (کتلی) منتشر شده است. در تحقیق حاضر به مقایسهی نتایج این سه مدل برای حرکات راه رفتن و اسکات با استفاده از مجموعه دادهی کمز و نرم افزار اپنسیم پرداخته شده است. برای راه رفتن میزان فعالیت ماهیچهها در هر سه مدل تقریبا یکسان بوده و با دادههای EMG همخوانی کافی دارد. نیروی تماسی مفصل زانو نیز برای سه مدل تفاوت ناچیزی داشته و از دقت کافی برخوردار است (%20>خطای سیکل). درحرکت اسکات، سطح فعالیت ماهیچهها در سه مدل دارای اختلافات قابل توجه بوده و با دادههای EMG نیز تفاوت چشمگیری دارند. همچنین علی رغم اینکه خطای ماکزیمم نیروی تماسی مفصل زانو در مدلهای کتلی (%60) و لی (%72)، نسبت به مدل راجاگوپال (%83) کاهش یافته است، اما بالا بودن مقدار خطا در این دو مدل نشاندهندهی ناکافی بودن اصلاحات انجام شده در آنهاست.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2299_f06f29fff7d7ae5981b88c7a8c8cd758.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-947511520211122Study of stress-strain behavior of cracked polycrystalline boron carbide structure in the presence of crack arrest and in different temperature conditions by molecular dynamics methodمطالعه رفتار تنش-کرنش ساختار پلیکریستال کاربید بورِ دارای ترک، در حضور متوقف کننده ترک و در شرایط دمایی مختلف، به روش دینامیک مولکولی95105230010.22044/jsfm.2021.10816.3417FAعلی دادرسیاستادیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد شاهرود، دانشگاه آزاد اسلامی، شاهرود، ایران0000000197878909Journal Article202106102D structures based on carbon atom such as graphene, carbon nitride (C3N) and boron carbide (BC3) have significant mechanical and themal properties. In this paper, the effect of crack, crack arrester and temperature on the mechanical properties of polycrystalline boron carbide structures was investigated using molecular dynamics simulation. Understanding the performance on boron carbide structures in the presence of crack, which is considered as the main source of stress concentration, is defined as an important process.with this purpose, using the Tersoff potential and periodic boundary conditions, crack length of 5 A, the arresters with a distance of 2 and 4 A of crack tips and different temperatures were analyzed. The results obtained revealed that the mechanical properties for all structures were decreased by increasing the temperature. The Young’s modulus of pristine structure, C5-D2 and C5-D4 was reduced by about 17.21%, 42.12, and 47.84, respectively. A similar behavior was observed for the failure stress and failure strain. Furthermore, the mechanical properties of C5-D2 samples in higher than C5-D4 samples, which indicates that the crack has to spend more energy on failure and it causes the strength of the structures.ساختارهای دو بعدی بر پایهی اتم کربن مانند گرافن، کربن نیترید (C3N) و کاربید بور (BC3)، دارای خصوصیات مکانیکی و حرارتی قابل توجهی هستند. در این مقاله، تأثیر ترک، متوقف کنندهی ترک و دما بر خواص مکانیکی ساختار پلیکریستال کاربید بور با استفاده از مدلسازی دینامیک مولکولی مورد بررسی قرار گرفت. درک عملکرد نانوصفحات کاربید بور در حضور ترک که از آن به عنوان منبع اصلی تمرکز تنش یاد میشود، به عنوان یک فرآیند مهم تعریف میشود. با این هدف و با استفاده از پتانسیل ترسوف و شرایط مرزی دورهای، اثر وجود ترک با طول 5 آنگستروم، متوقف کنندهی ترک با فاصلههای 2 و 4 آنگستروم از لبهی ترک و دماهای مختلف مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش دما در حضور و عدم حضور ترک در ساختار کاربید بور، باعث کاهش مقدار خواص مکانیکی میشود. مدول یانگ ساختار بدون نقص (C0-D0) و ساختار با حضور متوقف کنندههای ترک با دو فاصلهی 2 (C5-D2) و 4 (C5-D4) آنگستروم از ترک به ترتیب %21/17، %12/42 و %84/47 کاهش یافت. این روند نزولی برای خواص مکانیکی تنش و کرنش در نقطهی شکست نیز مشاهده شد. علاوه بر این، خواص مکانیکی C5-D2 بالاتر از C5-D4 گزارش شد که بیانگر آن است ترک در این ساختار انرژی بیشتری را صرف شکست کرده است و باعث افزایش مقاومت ساختار مورد بررسی شده است.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2300_e72f64daa432e164aeb05e010d7da762.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-947511520211122Damped vibration of tapered and bidirectional graded plate subjected to arbitrary radial load rested on elastic mediumارتعاش میرای ورق دوجهته با ضخامت متغیر تحت بار شعاعی دلخواه واقع بر بستر ارتجاعی107118230110.22044/jsfm.2021.10775.3392FAعباس حیدریاستادیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه فنی و حرفهای، تهران، ایران0000-0002-9110-7107کاظم قلیزادهمربی، گروه مهندسی معماری و شهرسازی، دانشگاه فنی و حرفهای، تهران، ایرانJournal Article20210428In present work, the effects of elastic and viscous medium, arbitrary variation of material properties in transverse and radial directions, linear and nonlinear tapering, Poisson’s ratio, arbitrary radial load and various boundary conditions on angular frequency of circular plate are investigated. The total potential energy is minimized by using the spectral Ritz method due to fast convergence and adaptation to different boundary conditions. The novelty of this work is that the difficulties of the employing adhesive or auxiliary functions are resolved by introducing generalized basis of orthogonal Laguerre polynomials. Moreover, the optimization is performed by calculating the determinant root of total potential energy Hessian and eliminating the inverses of high-order matrices in iterative steps. The accuracy of the results has been confirmed by observing convergence and a good agreement between results of current work and previously published works in literature. By increasing the power index and decreasing the taper constant, decreasing indeterminacy degree and Poisson ratio, increasing attenuation and decreasing stiffness, decreasing the elastic modulus at the edge of the plate and applying more compressive load near to the center of the plate, the angular frequency of free vibration will be reduced.در این تحقیق، تاثیر محیط ارتجاعی لزج، تغییرات دلخواه خواص مواد در امتداد ضخامت و شعاع، تغییرات خطی و غیر خطی ضخامت، نسبت پواسون، بار شعاعی دلخواه و شرایط مرزی بر فرکانس زاویه ای ورق مدور بررسی شده است. از روش طیفی ریتز به دلیل سازگاری با شرایط مرزی و سرعت همگرایی زیاد برای کمینه کردن انرژی پتانسیل کل استفاده شده است. نوآوری مقاله حاضر، حذف پیچیدگی های استفاده از توابع چسبنده یا فرعی، با معرفی پایه های تعمیم یافته چندجمله ای های متعامد لاگر است. به علاوه، برای کاهش تلاش های محاسباتی و زمان اجرای کدها، بهینه سازی به کمک محاسبه ریشه دترمینان هسین تابع پتانسیل کل بدون نیاز به محاسبه معکوس ماتریس های مرتبه بالا در گام های تکراری انجام شده است. صحت نتایج مقاله حاضر با مشاهده تطابق بین نتایج با یافته های سایر تحقیقات و مشاهده همگرایی روش طیفی ریتز تصدیق شده است. با افزایش شاخص توانی، کاهش ضریب ضخامت، کاهش درجه نامعینی، کاهش نسبت پواسون، افزایش میرایی و کاهش سختی محیط لزج، کاهش مدول ارتجاعی در مجاورت لبه نسبت به مرکز صفحه و اعمال بار فشاری بیشتر در مرکز نسبت به لبه ورق، فرکانس زاویه ای کاهش می یابد.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2301_a242b5b96e0383f625e4ab5d56807fad.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-947511520211122Effect of Air-Fuel Equivalence Ratio on Combustion Process in Furnace of Razi Petrochemical Company’s Ammonia Unitتاثیر نسبت همارزی هوا-سوخت بر فرآیند احتراق در کوره واحد آمونیاک شرکت پتروشیمی رازی119132230210.22044/jsfm.2021.10168.3271FAعلیرضا دنه دزفولیاستادیار گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران0000-0002-6082-4189شیوا خمیسیدانشآموخته کارشناسیارشد گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایرانسید سعید بحرینیاندانشیار گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران0000000197831326Journal Article20201014Effect of fuel-to-air equivalence ratio on combustion process in the furnace of Razi petrochemical company’s ammonia unit is numerically analyzed in this paper. Three-dimensional geometry of the furnace has been modelled based on non-premixed fuel and air assumption. Modeling of steady-state compressible reactive-turbulent combustion is presented by the basic conservation equations considering the effects of conductive, convective and radiative heat transfers. Zeldovich and Fenimore mechanisms have been employed to account thermal and prompt NOx emission. Numerical results obtained with 99% accuracy compared to experimental data on a computational grid possessing 3165349 elements. Results showed that reduction of equivalence ratio causes the maximum flame temperature to approach inlet fuel nozzle and decrease flame length. High temperature at the furnace outlet is caused by better mixing of flows in great equivalence ratios. The production of NOx pollutants in the equivalence ratios of 0.833, 0.714 and 0.625 increases by 50.62, 53.23 and 56.2 percentages respectively with respect to the stoichiometric state.تاثیر نسبت هم ارزی سوخت به هوا بر فرآیند احتراق در کوره واحد آمونیاک شرکت پتروشیمی رازی در این مقاله مورد آنالیز عددی قرار گرفته است. هندسه سه بعدی کوره براساس فرض سوخت و هوای غیرپیش آمیخته مدل شده است. مدل سازی جریان دائم تراکم پذیر احتراق آشفته واکنشی با معادلات اساسی بقا و در نظر گرفتن اثرات انتقال حرارت هدایت، جابجایی تشعشع ارائه شده است. مکانیزم های زلدوویچ و فنیمور برای محاسبه انتشار NOx استفاده شده اند. نتایج عددی با دقت 99 درصد در مقایسه با داده های تجربی روی یک شبکه محاسباتی با 3165349 المان به دست آمده است. بررسی نتایج نشان داد که کاهش نسبت همارزی باعث نزدیک شدن ماکزیمم دمای شعله به نازل سوخت ورودی و کاهش طول شعله میشود. دمای بالا در خروجی کوره به دلیل اختلاط بهتر جریان ها در نسبت های هم ارزی بزرگ ایجاد می شود. میزان تولید آلاینده NOx در نسبت هم ارزی های 833/0، 714/0 و 625/0 به ترتیب 62/50، 27/53 و 2/56 درصد نسبت به حالت هوای نظری افزایش یافت.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2302_44ccdabb14d2f9c64ff398640fc209f0.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-947511520211122Thermo-Fluid Investigation on the Effect of Rotation on Film Cooling Performace at Pressure & Suction Side of the Leading-Edge of a Gas Turbine Bladeآنالیز سیالاتی-حرارتی اثرات دوران در عملکرد خنک کاری لایهای بر صفحه فشار و مکش در لبه حمله پرههای توربین گاز - مطالعه عددی133148230310.22044/jsfm.2021.9787.3204FAحمیدرضا شهبازیانپژوهشگر پسادکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایرانسید مصطفی حسینعلی پوراستاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایرانزهره جمشیدیدانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک ، دانشگاه آزاد دماوند، تهران، ایرانJournal Article20200621Numerical study investigation has been performed to investigate the effects of the rotation on the film cooling effectiveness distributions of the leading-edge regions of a gas turbine blade. The Study was carried out at Re=100,000, Density Ratio of 1.5, 2 and 2.5, blowing ratio of M=1. The leading edge model has three rows of film cooling holes located along the stagnation line 0° and at ±30° respectively. The Realizable K-ε has been used for modeling of turbulence. After validation of numerical result of current study, five Rotaion number of 0.12, 0.24, 0.36, 0.48 and 0.6 have been selected and analyzed for investigation of relational influence on film cooling effectiveness. The results demonstrates at pressure side (PS) of the leading edge, the film cooling effectiveness increases and at suction side (SS) decreases with increasing of Rotation number. With growing of Rotaion number from 0.12 to 0.6, area-averaged film cooling effectiveness increases from 0.38 to 0.46 at pressure side (PS) and reduces monotonously about 26% at suction side (SS) of leading edge. Moreover increasing of Density Ratio from 0.15 to 0.25 has a increases of 45% on overall area-averaged film cooling effectivenessدر این تحقیق اثرات دوران در راندمان خنککاری بر روی لبه حمله پره توربین گاز به صورت شبیه سازی عددی برای عدد رینولدز 100000 و نسبت چگالی هوای خنک کاری به هوای احتراق 5/1، 2 و 5/2 و نسبت دمش 1 انجام شده است. هوای خنک از داخل پره هدایت شده و از 3 ردیف سوراخ استوانهای شکل شامل یک ردیف با زاویه صفر درجه نسبت به مکان نقطه سکون و دو ردیف با زاویه 30 ± درجه از لبه حمله تزریق میشود جهت شبیه سازی آشفتگی از مدل Realizable K-ε استفاده شده و پس از اعتبار سنجی ، اثرات دوران بر راندمان خنککاری برای اعداد دوران 12/0، 24/0، 36/0، 48/0 و 60/0 مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که سرعت دورانی نقش تعیین کنندهای در بازده خنک کاری لایهای در لبه حمله پره توربین گاز ایفا میکند، بطوری که با افزایش سرعت دورانی از عدد دوران 12/0 تا 60/0، در صفحه فشار، راندمان خنک کاری از 38/0 به 46/0 افزایش داشته و در صفحه مکش کاهش 26٪ راندمان خنک کاری لایهای را شاهد خواهیم بود. همچنین افزایش نسبت چگالی از 5/1 تا 5/2، باعث افزایش 45٪ خنککاری لایهای میشود.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2303_f5fc16e448a831a7efccc817e7c53e49.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-947511520211122Effect of Plate Numbers on Optimal Condition of Gasket Heat Exchanger with Graphene-Carbon Nanotube Hybridاثر تعداد صفحه بر شرایط بهینه مبدل حرارتی صفحهای واشردار با هیبرید گرافن-نانولوله کربنی149163230410.22044/jsfm.2021.11020.3434FAامید رمضانی ازغندیدکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی، مشهد، ایرانمحمد جواد مغربیاستاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی، مشهد، ایرانعلیرضا تیمورتاشاستاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی، مشهد، ایرانJournal Article20210723In this study, the nanofluid hybrid (the graphene-Carbon nanotube) was stabilized in a water-based fluid by sodium dodecyl sulfate as a surfactant. The prepared nanofluid was in contact with hot water in a plate heat exchanger with 11, 13, 15, and 17 plates. The flow rate and the number of plate effects on heat transfer coefficient and pressure drop were analyzed experimentally. Results in laminar flow regime showed that any increase in plate numbers causes a decrease in the overall heat transfer coefficient (26.1%) and pressure drop (52.5%). The efficiency, and pumping power, and thermal effectiveness of nanofluid were also examined. It indicated that any increase in plate numbers increases the effectiveness and efficiency, and decreases the pumping power. Experiments were also designed to find the optimal conditions by the Taguchi method. The results showed that reduction in nanofluid volume flow rate is more effective than increase in the number of plates for exchanger efficiency. The optimal condition relates to the maximum number of plates and minimum hybrid volume flow rate (overall heat transfer coefficient 978.5 W/ m2.K, pressure drop 0.070 kPa, hybrid thermal effectiveness 93%, pumping power 0.0023 kW and exchanger efficiency of 1.2098). The accuracy of the results was confirmed by comparing Taguchi results to the experiments.در این مقاله به کمک فعالکننده سطحی سدیمدودسیلسولفات، هیبرید نانوسیال گرافن-نانولولهکربنی در سیال پایه آب پایدار گردید. نانوسیال تهیهشده در مجاور سیال گرم آب دیونیزه، در مبدل حرارتی صفحهای که دارای 11، 13، 15 و 17 صفحه است، قرار گرفت. اثر تغییر دبی و تعداد صفحههای مبدل بر ضریب انتقال حرارت و افت فشار به صورت آزمایشگاهی مورد آنالیز قرار گرفت. نتایج برای جریان آرام نشان داد که اثر بیشترشدن تعداد صفحه باعث کمشدن همزمان ضریب کلی انتقال حرارت (%1/26) و افت فشار (%5/52) میگردد. بنابراین، عملکرد مبدل، توان پمپاژ و راندمان حرارتی نانوسیال نیز موردبررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که بیشترشدن تعداد صفحه، باعث بالارفتن راندمان و عملکرد مبدل و کمشدن توان پمپاژ میگردد که عوامل مطلوب است. طراحی آزمایشها برای یافتن شرایط مطلوب و اثرگذاری هریک به روش تاگوچی نیز انجام شد. نتایج همجنان نشان داد که اثر کاهش دبی نانوسیال از اثر افزایش تعداد صفحه در عملکرد مبدل بیشتر است. شرایط مطلوب متناظر با حداکثر تعداد صفحه و حداقل دبی هیبرید است (ضریب کلی انتقال حرارت W/m2.K 5/978، افت فشار kPa 0701/0، راندمان حرارتی هیبرید %93، توان پمپاژ kW 0023/0 و عملکرد مبدل 2098/1 است). با مقایسه نتایج تاگوچی، صحت نتایج تجربی تایید شد.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2304_7d161e4615b379722e5aef231d161b33.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-947511520211122Dynamic Analysis and Control of Two Phase Flow Instability in Boilnig Channelتحلیل دینامیکی و کنترلی ناپایداری جریان دوفازی در فرایند جوشش165181230510.22044/jsfm.2021.8897.3016FAمحمدرضا شاه نظریدانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهراناشکان امجدیدانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهرانعلی صابریدانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهرانمیلاد فلاحیدانشجوی کارشناسیارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهرانJournal Article20190916The aim of this paper is to dynamically analyze the instability of two phase flow in a heated channel, in order to avoid its occurrence. Impact of the pump Is modeled by considering a pressure drop function in terms of mass velocity. The conditions of internal resistance characteristic and how it interacts with the pump characteristic curve, which will cause leadding instability; Has been Investigated. In presence of oscillation, the amplitude of oscillation in this phenomenon is limited. Also, It has been shown that the presence of a surge tank can cause instability of the pressure drop in the system. with considering condition that instability occurs if the slope of the external characteristic curve is smaller than the slope of the internal characteristic curve in the negative slope region of the internal resistance characteristic; Instability control methods have been investigated and analyzed by adding input resistance or by control the supply pressure. Lyapunov method is used in order to linear instability analysis and flow phase portrait is presented in singular points. Also, the solution show that the amplitude and frequency of oscillation depend on the oscillation damping coefficient and with decreasing it the frequency of the oscillation increases.در این مقاله هدف تحلیل دینامیکی همراه با ملاحظات احتراز از بروز ناپایداری در جریان دوفازی در یک کانال حرارتی است. تاثیر پمپ با در نظر گرفتن یک تابع افت فشار بر حسب سرعت جرمی جریان مدل شدهاست. عوامل موثردر تعامل مشخصه مقاومت داخلی و پمپ با بروز ناپایداری لدینگ مورد بررسی قرار گرفته است. در صورت وجود نوسان، دامنه نوسانات در این پدیده محدود است. همچنین وجود حجم فشرده سیال (سرج تانک) میتواند سبب بروز ناپایداری افت فشاری در سیستم شود. با در نظر گرفتن این که شرط وقوع ناپایداری؛ کوچکتر بودن شیب منحنی مشخصه خارجی از شیب منحنی مشخصه داخلی درناحیه شیب منفی مشخصه مقاومت داخلی خواهد بود؛ روشهای کنترل ناپایداری با افزودن مقاومت ورودی و یا از طریق پمپ مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. روش لیاپانوف در تحلیل خطی وقوع ناپایداری مورد استفاده قرار گرفته است و پرتره فازی در نقاط تکین ارائه شدهاست. همچنین بررسیها نشان میدهد که دامنه و فرکانس نوسانات وابسته به پارامتر ضریب زوال نوسان است و با کاهش آن فرکانس نوسان افزایش مییابد.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2305_c47a1a7659789cb68a488046df06558f.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-947511520211122Numerical Simulation and Visualization of Gas-Metal Powder Flow in Laser Cladding Processشبیهسازی عددی و آشکارسازی جریان دوفازی گاز- پودر فلز در فرایند پوششدهی لیزر183197230610.22044/jsfm.2021.9562.3157FAمحمد باقر مهکیکارشناس ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهانمهدی نیلی احمد آبادیدانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان0000-0002-3145-4182احسان فروزمهردانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهانJournal Article20200627Laser cladding technology has received much attention in recent years. Injection of powder by carrier gas through the nozzles plays an important role in the quality and control of the laser cladding process, so it is important to be studied. In this study, a two-phase flow of gas-powder metal from the nozzle in a laser-cladding process is numerically simulated and compared with the results of an experimental study of the nozzle output to confirm the numerical simulation. The three-dimensional simulation was carried out steadily by Ansys CFX software. Experimental study is carried out by the visualization of powder flow. The results of the experimental study and the numerical simulation are in good agreement. In the next section, the effects of various parameters such as particle flow rate, carrier gas flow rate and shielding gas flow rate on particle concentration are investigated. The simulation results showed that by decreasing the carrier gas flow rate, the maximum concentration of particles increases and the particles concentration location gets closer to the nozzle outlet. Also, increasing the powder flow rate only increases the concentration of the particles and has no effect on the other parameters of the powder flow. The change in the shield gas flow rate also has no effect on the powder flow behavior.فناوری پوششدهی به وسیله لیزر، در سالهای اخیر مورد توجه زیادی قرار گرفته است. پاشش پودر توسط گاز حامل از طریق نازلها نقش تعیینکنندهای در کیفیت و کنترل فرآیند پوششدهی توسط لیزر دارد، لذا، مطالعهی آن اهمیت دارد. در این پژوهش، جریان دو فازی گاز- پودر فلز خروجی از نازل در یک فرآیند پوششدهی توسط لیزر، شبیه سازی عددی شده و به منظور تأیید شبیهسازی عددی، نتایج آن با نتایج حاصل از بررسی تجربی جریان خروجی از نازل مقایسه میشود. شبیهسازی به صورت پایا، سه بعدی و توسط نرم افزار انسیس سی اف ایکس انجام گرفته است. بررسی تجربی توسط آشکارسازی جریان پودر انجام میشود. نتایج بررسی تجربی و شبیهسازی عددی انطباق مناسبی با هم دارند. در قسمت بعدی، اثرات پارامترهای مختلفی مانند دبی ذرات، دبی گاز حامل و گاز محافظ بر تمرکز ذرات مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج شبیهسازی نشان میدهد با کاهش دبی گاز حامل، میزان بیشینه تمرکز ذرات افزایش مییابد و مکان تمرکز ذرات به خروجی نازل نزدیکتر میشود. همچنین، افزایش دبی پودر، تنها تمرکز ذرات را افزایش میدهد و بر سایر پارامترهای جریان پودر بی تأثیر است. تغییر در دبی گاز محافظ نیز اثری بر رفتار جریان پودر ندارد.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2306_c42b235d29e94f93e237d01927534960.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-947511520211122Experimental study of the effects of adding methylated homopolymer to gasoline on the engine performance and pollutant emissionsبررسی تجربی تاثیر افزودن متیل هوموپلیمر به بنزین در جهت بهبود عملکرد موتور و کاهش آلایندهها199210230710.22044/jsfm.2021.9753.3200FAسجاد داوریدانشجو، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایرانفتح الله امیاستاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایرانزهیر صبوحیاستادیار، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری، تهران، ایرانJournal Article20200611In this study, the effects of adding methylated homopolymer to gasoline on the performance of an internal combustion engine have been investigated. This additive increases the number of octane gasoline. In this research, these fuels which include ordinary gasoline and the other gasoline with the methylated homopolymer, were subjected to performance tests on the internal combustion engine. Also, the amount of exhaust emissions of the engine was measured. The results of experimental tests show that with the addition of additive to gasoline, the brake torque and braking power were increased by 4.28 % and 2.31 %, respectively, in the mean of average values (different engine operating speed). By combining gasoline and additive, carbon dioxide and nitrogen oxide contaminants increase by 7.41 % and 6.21 %, respectively. Also, contaminants of uncured hydrocarbons and carbon monoxide emissions from the engine are reduced by 18.17 % and 9.05 %, respectively, in the mean of average values.در این پژوهش اثرات افزودن متیل هوموپلیمر به بنزین بر روی عملکرد موتور احتراق داخلی و همچنین انتشار آلایندهها مطالعه شده است. با اضافه کردن این افزودنی به بنزین پایه، عدد اکتان سوخت افزایش مییابد. در این تحقیق سوختهای مورد نظر که شامل یکی بنزین معمولی و دیگری بنزین همراه با متیل هوموپلیمر بر روی یک موتور احتراق داخلی تحت آزمونهای عملکردی قرار گرفتهاند. همچنین تغییرات مقادیر آلایندههای خروجی از موتور نیز اندازهگیری شد. نتایج بدست آمده از آزمونهای تجربی نشان میدهد که با افزودن افزودنی به بنزین، میزان گشتاور ترمزی و توان ترمزی به ترتیب 4.28 % و 2.31 % در میانگین متوسط مقادیر (دورهای مختلف کارکرد موتور)، افزایش مییابند. لازم به توضیح است که با اختلاط بنزین و افزودنی آلایندههای دیاکسید کربن و اکسیدهای نیتروژن به ترتیب 7.41 % و 6.21 % در میانگین متوسط مقادیر، افزایش مییابند؛ درحالی که، آلایندههای هیدروکربنهای نسوخته و منواکسیدکربن خروجی از موتور به ترتیب 18.17 % و 9.05 % در میانگین متوسط مقادیر، کاهش مییابند.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2307_b1ebec83a473f319dad71b6699d91e1f.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-947511520211122Prediction of splitting airfoils horizontal spacing effects on loss distribution in an array distortion generator based on comparison of RANS, URANS and DESپیشبینی اثر فاصله افقی ایرفویلهای دو تکه روی توزیع افت در مولد اعوجاج آرایهای مبتنی بر رهیافتهای میانگین زمانی رینولدز و شبیهسازی گردابههای جدا شده211223230810.22044/jsfm.2021.10186.3278FAمهرداد بزاززادهدانشیار گروه تبدیل انرژی و پیشرانش، مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، شاهینشهر، اصفهان، ایرانمجید حسنیدانشجوی دکتری پیشرانش، مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، شاهینشهر، اصفهان، ایرانمجتبی دهقان منشادیاستاد گروه تبدیل انرژی و پیشرانش، مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، شاهینشهر، اصفهان، ایرانJournal Article20201025The ability to reproduce a given distribution of total pressure loss by horizontal arrangement of splitting airfoils has been evaluated numerically in this research. This array arrangement is a proposal design for a new distortion generator mechanism. Due to significant differences between steady-state simulation based on RANS turbulence models and reference experimental test results, unsteady simulation was performed with vortex shedding frequency- proportional time step. The 90-degree airfoil reference test measurements show that maximum loss zones from primary downstream stations to fully developed wake region switch from vertical placement to horizontal; this distinctive feature was not seen in the unsteady RANS results. Detailed simulation of downstream turbulent mixing based on DDES hybrid model, predicts above switching well. The repeatability studies of single splitting airfoil loss pattern in airfoils horizontal arrangement combined pattern, led to necessity of 90-degree airfoil downstream flow structure correction that is a destructive factor of pattern predictability. This correction can be achieved by changing the airfoil aspect ratio.توانمندی چینش افقی ایرفویلهای دو تکه در بازتولید توزیع معین افت فشار کل در این تحقیق بهروش عددی ارزیابی شده است. چینش ِ آرایهای ایرفویلها به عنوان یک مکانیزم نوین مولد اعوجاج فشار کل در سامانه تست زمینی موتور پیشنهاد شده است. با توجه به فاصله معنادار نتایج شبیهسازی پایا با استفاده از مدل منتخب خانواده RANS نسبت به نتایج ثبتشده در تستهای تجربی مرجع برای ایرفویل منفرد، حل ناپایا با گام زمانی متناسب با فرکانس ریزش گردابههای تشکیلشده انجام شد. برخلاف نتایج تجربی جریان حول ایرفویل نود درجه، چرخش نواحی افت بیشینه از حالت عمودی در ایستگاههای ابتدایی به افقی در ناحیه دنباله توسعهیافته به عنوان مشخصهای متمایز از زوایای بازشدگی 30 و 60 درجه در نتایج شبیهسازی ناپایای مبتنی بر RANS مشاهده نگردید. با بکارگیری مدل هیبریدی DDES ، اعمال الزامات آن در تولید شبکه محاسباتی و شبیهسازی دقیق اختلاط مغشوش، چرخش الگوی افت پاییندست ایرفویل 90 با دقت بسیار خوبی پیشبینی شد. بررسی تکرارپذیری الگوی افت ترکیبی ناشی از چینش افقی ایرفویلها درکنارهم به این نتیجه انجامید که لازم است تا با تغییر نسبت منظری ایرفویل 90، چرخش الگوی افت آن که عامل مخرب پیشبینیپذیری الگوی ترکیبی افت میباشد اصلاح گردد.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2308_6cf8621a61e39f64bf28a62797dab361.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-947511520211122Drone Propeller Analysis by Blade Element Momentum and Numerical Methodes for Autonmus Submarine Veichleتحلیل پروانه ملخی بوسیله روشهای المان پره - ممنتوم و عددی برای وسیله پیشرونده زیرسطحی225245230910.22044/jsfm.2021.10624.3353FAسعید کرمیمربی، مهندسی دریا، هیدرودینامیک و جلوبرندگی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، پژوهشکده علوم و فناوری شمال، مازندران، ایران0000-0001-8959-3487صابر قلی نیامربی، مهندسی مکانیک، طراحی کاربردی، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، مازندران، ایرانروح الله هادی پورگودرزیمربی، مهندسی دریا، معماری کشتی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، پژوهشکده علوم و فناوری شمال، مازندران، ایرانJournal Article20210309Nowdays, the use of Autonomous Submarines has increased for Various applications such as, Scientific, military and commercial research. In this paper, a drone type propeller for autonomous vehicle is examined from various aspects such as: performance, product material and hydroacoustics. Hydrodynamic and hydroacoustic results are validated. Numerical uncertainty was calculated and estimated. To select propeller, the coupling of Blade Element Momentum Theory (BEMT) method and Computational Fluid Dynamics (CFD) solver have been used. In the following, by the finite element method, several different materials for product the propeller with stress and minimum displacement of the blade tip constraint have been investigated. In order to examine the propeller from different aspects, a flowchart was proposed. The propellers were analyzed in terms of performance and strength and the displacement criterion for the blade tip was considered. In the last section, the hydroacostic results are validated and Sound pressure Level (SPL) is estimated and compared.امروزه استفاده از روندههای زیر سطحی خودمختار برای کاربردهای مختلف نظیر تحقیقات علمی، نظامی و تجاری افزایش یافته است. در این مقاله پروانه نوع ملخی برای یک وسیله خودمختار از جنبههای مختلف از قبیل عملکرد، ماده ساخت و هیدروآکوستیک مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج هیدرودینامیک و هیدروآکوستیکی پروانه مرجع مورد معتبرسازی قرار گرفت. عدم قطعیت عددی محاسبه و تخمین زده شد. برای انتخاب هندسه پروانه از کوپل روش المان پره - ممنتوم و حلگر دینامیک سیالات محاسباتی استفاده شده است. در ادامه به وسیله روش المان محدود چند ماده متفاوت برای ساخت پروانه با قید تنش و حداقل جابجایی نوک پره بررسی شده است. به منظور بررسی پروانه از جنبههای مختلف یک روند نما پیشنهاد شد. پروانهها از لحاظ عملکرد و استحکام مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته و معیار جابجایی برای نوک تیغه در نظر گرفته شد. در بخش آخر نتایج هیدروآکوستیکی معتبرسازی و سطح فشار صوتی تخمین و مقایسه شده است.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2309_17f997ff5ea37c69133c25916526e6ee.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-947511520211122Modeling and analysis of total site cogeneration of heat and power from an exergoeconomic approach in a 100MW case studyمدلسازی و تحلیل سایت جامع تولید همزمان حرارت و توان از دیدگاه اگزرژواکونومیک در یک مورد مطالعاتی صد مگاواتی247258231010.22044/jsfm.2021.8981.3036FAیاسر شکریفارغالتحصیل کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تاکستان، تاکستانمهرانگیز قاضیاستادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تاکستان، تاکستانمحمد نیکیاناستادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تاکستان، تاکستانJournal Article20191001In this paper, modeling and analysis of equipment arrangement from an exergoeconomic approach to produce required heat and power of a total site is determined. By using a modified Iterative Bottom-to-Top Model (IBTM) as a new cogeneration targeting method, cogeneration of heat and power potential to design utility system of a total site is estimated and fit to it, superheated temperature of steam levels, power generation of steam turbines between levels, flow rate of passing steam through turbines, amount of boiler heat load and boiler required fuel flow rate are calculated. First, different scenarios of steam turbines arrangements are introduced that are investigated from exergoeconomic approach. Also in suggested plans to produce extra power in case study, gas turbine system has maximum exergy efficiency, minimum exergy destruction, minimum total capital cost rate and exergy destruction cost rate rather than condensing turbine plan. Hence, the selected scenario of back pressure steam turbines arrangement beside the gas turbine system were introduced as the optimum system of heat and power cogeneration system in total site for this case study from an exergoeconomic approach.در این مقاله، مدلسازی و تحلیل چیدمان تجهیزات از دیدگاه اگزرژواکونومیک برای تأمین نیاز حرارت و توان سایت جامع تعیین میگردد. با استفاده از یک مدل اصلاحی بهعنوان یک روش هدفگذاری جدید تولید همزمان که مدل تکرارشونده پایین به بالا است، پتانسیل تولید همزمان حرارت و توان برای طراحی سیستم یوتیلیتی سایت جامع تخمین زدهشده و متناسب با آن، دمای مافوق گرم سطوح بخار، توان تولیدی توربینهای بخار بین سطوح، دبی بخار عبوری از توربینها، میزان بار حرارتی دیگ بخار و دبی سوخت موردنیاز دیگ بخار محاسبه میشود. در ابتدا سناریوهای مختلفی از چیدمان توربینهای بخار ارائه میگردد که از دیدگاه اگزرژواکونومیک، مورد بررسی قرار میگیرد. در طرحهای پیشنهادی برای تولید توان اضافی در مورد مطالعاتی نیز، سامانه توربین گاز نسبت به طرح توربین کندانسی دارای بازدهی اگزرژی بالا و تخریب اگزرژی پایین و مجموع هزینه نرخ سرمایهگذاری و هزینه نرخ تخریب اگزرژی پایینی بود. ازاینرو، سناریوی منتخب چیدمان توربینهای بخار فشار برگشتی در کنار سامانه توربین گازی بهعنوان چیدمان بهینه سامانه تولید همزمان حرارت و توان در سایت جامع از دیدگاه اگزرژواکونومیک برای این مورد مطالعاتی معرفی شدند.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2310_1a4a068628aefad0dcca7e2a0d4ad2e5.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-947511520211122Thermodynamic Analysis of an Evacuated Tube Solar Cooker under Different Operating Conditionsتحلیل ترمودینامیکی یک اجاق خورشیدی با لوله تحت خلأ تحت شرایط عملکردی مختلف259268231110.22044/jsfm.2021.10972.3427FAمحمد حسین زادهپژوهشگر، گروه طراحی ماشینآلات صنایع غذایی، مؤسسه پژوهشی علوم و صنایع غذایی، مشهد، ایران0000-0002-7784-2025سید مهدی میرزابابائیاستادیار، گروه طراحی ماشینآلات صنایع غذایی، مؤسسه پژوهشی علوم و صنایع غذایی، مشهد، ایرانحسین زمانیاستادیار، گروه طراحی ماشینآلات صنایع غذایی، مؤسسه پژوهشی علوم و صنایع غذایی، مشهد، ایرانJournal Article20210707In this study, the performance of an evacuated tube solar cooker with a steel tank is investigated from the energy and exergy viewpoints. For this purpose, the solar cooker is initially examined at no-load condition. Moreover, the solar cooker is utilized to boil water at solar radiation intensities of 700 W/m2 and 900 W/m2. The investigated parameters in this research are fluid temperature, the outer surface temperature of the evacuated tube, the rate of the absorbed thermal energy by water, the rate of the exergy change of water, and the energy and exergy efficiencies of the solar cooker. The results indicate that at no-load condition, the air temperature in the steel tank and the temperature of the outer surface of the evacuated tube increase by 214.2 ºC and 15.5 ºC after 1 hour, respectively. In addition, the time required to boil 800 gr of water at solar radiation intensity of 900 W/m2 is 1 hour and 25 min. Based on the results, the average energy and exergy efficiencies of the evacuated tube solar cooker at solar radiation intensity of 900 W/m2 are 16.16% and 1.57%, respectively. Rising the solar radiation intensity from 700 W/m2 to 900 W/m2 enhances the exergy efficiency of the solar cooker by 0.78%.در این مطالعه، عملکرد یک اجاق خورشیدی با لوله تحت خلأ همراه با یک مخزن فولادی از دو دیدگاه انرژی و اگزرژی بررسی شده است. برای این منظور، اجاق خورشیدی ابتدا در حالت بیباری آزمایش شده است. همچنین، اجاق خورشیدی برای به جوش آوردن آب به ازای شدت تابش خورشیدی 700 و 900 وات بر مترمربع مورد استفاده قرار گرفته است. پارامترهای بررسی شده در این پژوهش دمای سیال، دمای سطح بیرونی لوله تحت خلأ، نرخ انرژی حرارتی دریافتی توسط آب، نرخ تغییر اگزرژی آب و بازده انرژی و اگزرژی اجاق خورشیدی است. نتایج نشان میدهد که در حالت بیباری، دمای هوای داخل مخزن فولادی و دمای سطح بیرونی لوله تحت خلأ پس از گذشت 1 ساعت به ترتیب حدود 214/2 و 15/5 درجه سانتیگراد افزایش مییابد. همچنین، مدت زمان لازم برای به جوش آوردن 800 گرم آب در شدت تابش خورشیدی 900 وات بر مترمربع برابر 1 ساعت و 25 دقیقه است. با توجه به نتایج، میانگین بازده انرژی و اگزرژی اجاق خورشیدی با لوله تحت خلأ در آزمایش مربوط به شدت تابش خورشیدی 900 وات بر مترمربع به ترتیب 16/16 و 1/57 درصد است. افزایش شدت تابش خورشیدی از 700 به 900 وات بر مترمربع بازده اگزرژی اجاق خورشیدی را حدود 0/78 درصد زیاد میکند.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2311_ebc7c7c270a880ce49ff4df5bdaf79a9.pdf