دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 13 1 2023 03 21 Investigating on the energy absorption of PA/GF6 thermoplastic composite produced by hot pressing method under low-velocity impact test بررسی جذب انرژی کامپوزیت گرمانرم PA/GF6 تولید شده به روش پرس گرم تحت آزمون ضربه سرعت پایین 1 13 2791 10.22044/jsfm.2023.12675.3693 FA امیرمحمد منوچهری کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران غلامحسین لیاقت استاد ، مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران حامد احمدی دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران Journal Article 2023 02 04 Thermoplastic composite sheets have attracted increasing attention in various industries due to their high Specific strength and energy absorption capacity. In the upcoming research, the behavior of composite sheets with polyamide6 thermoplastic matrix and continuous glass fibers (PA6/GF) has been investigated under quasi-static penetration and drop weight test. Since the polyamide matrix is significantly sensitive to the effects of strain rate, the required mechanical properties at different strain rates were extracted by the Hopkinson test. Based on this test, the strength of the studied composite has grown by 47% at the same strain rate as the drop weight compared to the quasi-static penetration test. As a result of the impact, failure modes such as fiber breakage, separation of fibers from the matrix, vertical and horizontal cracks concerning to the direction of the fibers have been observed. Also, numerical simulation was performed with LS-DYNA software and the effects of strain rate extracted from Hopkinson's test were applied in numerical simulation, which brought the accuracy of the simulation to 9.6% in calculating the maximum force. Based on the results of numerical simulation, in thicknesses less than 2.5mm, the SAE of the composite sheet is constant; Also, the maximum energy absorption in 4-layer composites were related to the laminate [902/02] with 18J of energy absorption. ورق‌های کامپوزیتی گرمانرم به دلیل استحکام به وزن و ظرفیت جذب انرژی بالا، توجه روزافزونی را در صنایع مختلف به خود جلب کرده‌اند. در پژوهش پیش رو، رفتار ورق کامپوزیتی با زمینه گرمانرم پلی آمید6 و الیاف ممتد شیشه (PA6/GF) تحت آزمون نفوذ شبه استاتیک و سقوط وزنه بررسی شده است. از آنجایی که زمینه پلی آمید نسبت به اثرات نرخ کرنش حساسیت قابل توجهی دارد، خواص مکانیکی مورد نیاز در نرخ کرنش‌های مختلف توسط آزمون هاپکینسون استخراج شد. بر اساس این آزمایش، استحکام کامپوزیت مورد مطالعه در نرخ کرنش مشابه آزمون سقوط وزنه نسبت به نفوذ شبه استاتیک، 47 درصد رشد داشته است. در اثر برخورد پرتابه، مودهای خرابی شکستگی الیاف، جدایش الیاف از زمینه، ترک عمودی و افقی نسبت به جهت الیاف مشاهده شده است. همچنین شبیه سازی عددی با نرم افزار LS-DYNA انجام و اثرات نرخ کرنش استخراج شده از آزمون هاپکینسون در شبیه سازی عددی اعمال شد که دقت شبیه سازی را در محاسبه بیشینه نیرو به 9/6 درصد رساند. بر اساس نتایج شبیه سازی عددی، در ضخامت‌های کمتر از2/5 میلی‌متر مقادیر جذب انرژی به وزن ورق کامپوزیتی ثابت است؛ همچنین بیشینه جذب انرژی در کامپوزیت 4 لایه، مربوط به لایه چینی [02/902] با جذب 18 ژول انرژی بوده است. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2791_ff396c93c2ea5db459ddf684f967be62.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 13 1 2023 03 21 Analytical investigation of the leg geometric characteristics effect of the electronic board on the shock transmission caused by satellite separation بررسی تحلیلی تاثیر مشخصات هندسی پایه مدار الکترونیکی در انتقال ضربه ناشی از جدایش ماهواره 15 23 2792 10.22044/jsfm.2023.12482.3675 FA بهزاد حیدرپور دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران عباس رهی استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران مرتضی شهروی دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید بهشتی، تهران Journal Article 2022 12 08 The satellite system is subjected to shock during launch and separation. The shock causes damage to various parts, including the electronic system. In this article, the electronic board of the satellite guidance system has been analytically examined. This board is located on 5 legs that are connected to the body. The purpose of this study is to design the legs so that the least amount of shock is introduced to the electronic board. The electronic board is assumed to be a plate. Effective parameters in shock transmission, including geometrical parameters and the leg angle with the horizon surface, have been studied. The influence of the leg angle with the horizontal surface on the stiffness of the system has been investigated using analytical relations. Finite element simulation has been used to validate the equivalent stiffness. The results of this study show that changing the base angle causes the transmissibility of acceleration to change according to the excitation frequency. Acceleration transmissibility depends on the ratio ω/ω_n . For this reason, different parameters should be selected according to the excitation frequency range. If different parameters are not selected properly, the output acceleration will be higher than the input acceleration. سیستم ماهواره هنگام پرتاب و جدایش تحت ضربه قرار می‌گیرد. در صورت عدم کنترل ضربه این ضربه بر قسمت‌های مختلف از جمله سیستم‌های الکترونیکی آسیب وارد می‌کند. در این مقاله مدار الکترونیکی مرتبط با سیستم هدایت ماهواره به صورت تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته است. این مدار روی 5 پایه که به بدنه متصل می‌باشند، قرار دارد. هدف از این بررسی و مطالعه، طراحی و تحلیل پایه‌ها، می‌باشد، به طوری که کمترین مقدار ضربه به مدار الکترونیکی وارد شود. مدار الکترونیکی در این مطالعه یک صفحه در نظر گرفته شده است. پارامترهای موثر در انتقال ضربه از جمله پارامترهای هندسی و زاویه پایه با سطح افق مورد مطالعه قرار گرفته است. تاثیر زاویه پایه با سطح افق بر سفتی سیستم به صورت تحلیلی بررسی و با استفاده از شبیه سازی المان محدود صحت سنجی شده است. نتایج این بررسی نشان می‌دهد که تغییر زاویه پایه، باعث می شود قابیت انتقال پذیری شتاب متناسب با فرکانس تحریک تغییر کند. همچنین به دلیل وابسته بودن قابلیت انتقال پذیری شتاب به نسبت ω/ω_n ، پارامترهای مختلف باید متناسب با محدوده فرکانس تحریک انتخاب شوند زیرا در صورت عدم انتخاب صحیح پارامترهای مختلف شتاب مدار از شتاب ورودی بیشتر خواهد بود. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2792_404db32035d1e2abf6ad56fc77de5660.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 13 1 2023 03 21 Numerical study of the effect of phase change materials containing multi-walled carbon nanotubes on improving the heat sink performance of electrical equipment بررسی عددی تأثیر مواد تغییر فاز دهنده حاوی نانو ذرات لوله کربنی چند جداره در بهبود عملکرد چاه حرارتی تجهیزات الکتریکی 25 41 2793 10.22044/jsfm.2023.12608.3687 FA احسان عبدی علمی دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران مرکزی، تهران، ایران آرش میر عبد اله لواسانی دانشیار، گروه مهندسی مکانیک ، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران مرکزی، تهران، ایران سعید دیناروند دانشیار، گروه مهندسی مکانیک ، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران مرکزی، تهران، ایران محمد نیمافر استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران مرکزی، تهران، ایران Journal Article 2023 01 15 Heat sinks have always played a crucial role in cooling electrical equipment. In this research, in a new approach, paraffin is used as a phase change material according to the suitable phase change temperature range with multi-wall carbon tube nanoparticles homogeneously in a heat sink. AnasysFluent software with finite volume method and PISO algorithm was used to model and solve the governing equations. The melting process of the PCM is numerically investigated in a three-dimensional space by applying three heat fluxes of 10,000, 20,000, and 30,000 watts per square meter, using the enthalpy-porosity method. According to the obtained results during the phase-change process, the addition of nanoparticles with volumetric percentages of 4, 6, and 8% leads to better performance in reducing the phase-change temperature. After the completion of the phase change process, increasing the volume percentage of nanoparticles does not always have a positive effect, and among the proposed options, nanoparticles with a volume fraction of 4% showed the best performance.This improvement is due to the increased conductive heat transfer in the PCM, resulting from reduced viscosity. Overall, adding 8% nanoparticles increases the total melting time by 15% compared to the pure PCM. چاه‌های حرارتی همواره در خنک‌سازی تجهیزات الکتریکی نقش مهمی ایفا می‌کنند. دراین پژوهش در یک رویکرد جدید از پارافین به عنوان ماده تغییر فاز دهنده با توجه به محدوده دمای تغییر فاز مناسب با نانوذرات لوله کربنی چند جداره به‌صورت همگن در یک چاه حرارتی استفاده شده است. برای مدل‌سازی و حل معادلات حاکم از نرم‌افزار انسیس فلوئنت با روش حجم محدود و الگوریتم پیزو استفاده‌شده است. فرآیند ذوب ماده تغییر فاز دهنده به‌صورت عددی با اعمال سه شار حرارتی 10000، 20000 و 30000 وات بر مترمربع به کمک روش آنتالپی-تخلخل در فضای سه‌بعدی بررسی شده‌است. بر اساس نتایج به‌دست آمده در حین فرآیند تغییر فاز، اضافه نمودن نانو‌ذرات با درصدهای حجمی 4، 6 و 8 درصد، عملکرد بهتری در جهت کاهش دمای تغییر فاز داشته‌است. پس از اتمام فرآیند تغییر فاز تغییر فاز، افزایش درصد حجمی نانو ذرات همیشه تاثیر مثبتی نداشته و از میان گزینه‌های پیشنهادی نانوذره با کسر حجمی 4 درصد بهترین عملکرد را داشته است. ایجاد این شرایط ناشی از افزایش انتقال حرارت هدایتی در ماده تغییر فاز دهنده بدلیل کاهش‌ لزجت می‌باشد. به طور کلی افزودن 8 درصد نانوذره، زمان ذوب کامل را 15 درصد نسبت به ماده تغییر فاز دهنده خالص افزایش‌ داده است. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2793_eec7bcbabc8c251c2c9c84f2d0c291c0.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 13 1 2023 03 21 Thickness optimization of the airplane wing box components by the design of experiments method بهینه‌سازی ضخامت اجزای جعبه‌بال یک هواپیما با روش طراحی آزمایش‌ها 43 56 2795 10.22044/jsfm.2023.12491.3678 FA بهروز شهریاری استادیار، مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، اصفهان، ایران. اصغر مهدیان دانشیار، مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، اصفهان، ایران. مهدی شیرانی کارشناسی ارشد مکانیک، مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، اصفهان، ایران. مصطفی صحرایی دکتری هوافضا، شرکت صنایع هواپیماسازی ایران، اصفهان، ایران. مجتبی اسماعیلیان دکتری مکانیک، مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، اصفهان، ایران Journal Article 2022 12 09 Structure optimization in aerospace industries is of particular importance due to the need for light structures to reduce costs and increase flight performance. The main components of an airplane wing consist of spars, ribs and skin. At first, in this research a wing structure with two I-shaped spars, 6 ribs and a shell with specific geometric characteristics is modeled. By choosing aluminum alloy as the material of the structure and using the finite element method, the wing structure has been subjected to static loading and the maximum amount of stress and displacement of the wing box area has been obtained. Then, according to the results of the analysis and the optimization capability, the wing structure has been divided into three parts in order to optimize the thickness of the components along the length of the wing. By defining the thickness of the wing box components in all three parts as factors and stress and weight as the answers to the optimization problem through the method of designing experiments, which in this problem is the static analysis of the structure, the thickness of the components of the wing box area according to the goal of the lowest weight and the highest stress Optimization is allowed. The obtained results indicate that after the optimization, the weight of the wing box has decreased by 46.5%. بهینه‌سازی سازه در صنایع هوافضا به دلیل نیاز به سازه‌های سبک جهت کاهش هزینه‌ها و افزایش عملکرد پروازی از اهمیت ویژه برخوردار است. اجزای اصلی بال هواپیما از اسپارها، ریب‌ها و پوسته تشکیل شده است. در این پژوهش ابتدا یک سازه بال دارای دو اسپار I شکل، 6 عدد ریب و پوسته با مشخصات هندسی مشخص مدل‌سازی شده است. با انتخاب آلیاژ آلومینیوم به عنوان جنس سازه و استفاده از روش المان محدود، سازه بال تحت بارگذاری استاتیکی قرار گرفته و مقدار بیشترین تنش و جابه‌جایی ناحیه جعبه‌بال بدست آمده است. سپس با توجه به نتایج تحلیل و قابلیت بهینه‌سازی، سازه بال جهت بهینه‌سازی ضخامت اجزا در راستای طول بال به سه قسمت تقسیم گردیده است. با تعریف ضخامت اجزای جعبه‌بال در هر سه قسمت به عنوان فاکتورها و تنش و وزن به عنوان پاسخ‌های مسئله بهینه‌سازی از طریق روش طراحی آزمایش‌ها که در این مسئله آزمایش‌ها همان تحلیل استاتیکی سازه است، ضخامت اجزای ناحیه جعبه‌بال با توجه به هدف کمترین وزن و بیشترین تنش مجاز بهینه‌سازی گردیده است. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که پس از بهینه‌سازی وزن جعبه‌بال با کاهش 5/46 درصدی روبرو شده است. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2795_9e78135be12f466254d5a13f718e1b47.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 13 1 2023 03 21 Evaluation of the Effective Variables on the Performance of the Hydraulic Pilot Valve Including the Orifice with the Fixed and Moving Parallel Surfaces ارزیابی متغیر‌های موثر بر عملکرد سوپاپ فرمان هیدرولیکی شامل روزنه‌ی با سطوح ثابت و متحرک موازی 57 69 2796 10.22044/jsfm.2023.12404.3666 FA پژمان نیک اندیش استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی جندی شاپور دزفول، ایران Journal Article 2022 11 09 Considering the widespread use of hydraulic pilot valves, including orifices with fixed and moving parallel surfaces in the structure of two-stage pressure control valves, it is necessary to evaluate and analyze their performance in order to optimize and control. In this article, the effect of slope, length and curvature of the valve seat on pressure distribution and oil flow rate passing through the pilot valve chamber, flow coefficient, force coefficient and force on the moving part of the valve were investigated using numerical and experimental methods. In all working conditions, the difference between the results obtained from the experimental measurements of the flow coefficient and the force on the moving part of the pilot valve with the numerical results was determined to be less than 6%. Investigation results showed that reducing the slope and length of the seat, the force on the moving part of the valve is increased. Meanwhile, creating a curve in the inlet port of the valve causes 36% reduction in the force on the moving part of the valve and 70% increase in its flow coefficient. The force on the moving component of the valves including orifices with fixed and moving parallel surfaces was determined to be 20% lower on average than the valve with a vertical seat. با توجه به کاربرد گسترده سوپاپ‌های فرمان هیدرولیکی شامل روزنه‌ی با سطوح ثابت و متحرک موازی در ساختار سوپاپ‌های کنترل فشار دو مرحله‌ای، ارزیابی و تحلیل عملکرد آنها به منظور بهینه‌سازی و کنترل ضرورت دارد. در این مقاله، تأثیر برخی مشخصات هندسی سوپاپ فرمان هیدرولیکی مانند شیب، طول و انحنای نشیمنگاه سوپاپ بر توزیع فشار و سرعت جریان روغن عبوری از محفظه‌ی سوپاپ، ضریب جریان، ضریب نیرو و نیروی وارد بر جزء متحرک سوپاپ، به روش عددی و تجربی مورد بررسی قرار گرفت. در همه شرایط کاری، اختلاف میان نتایج حاصل از اندازه‌گیری‌های تجربی ضریب جریان و نیروی وارد بر جزء متحرک سوپاپ فرمان با نتایج عددی، به طور متوسط، کمتر از 6 درصد تعیین گردید. بررسی نتایج نشان داد که، کاهش شیب و طول نشیمنگاه، افزایش نیروی وارد بر جزء متحرک سوپاپ را به همراه دارد. در حالی که، ایجاد انحناء در مجرای ورودی سوپاپ، موجب کاهش 36 درصدی نیروی وارد بر جزء متحرک سوپاپ و افزایش 70 درصدی ضریب جریان آن می‌گردد. در ضمن، نیروی وارد بر جزء متحرک سوپاپ‌های شامل روزنه‌ی با سطوح ثابت و متحرک موازی نسبت به سوپاپ با نشیمنگاه قائم، به طور متوسط، 20 درصد کمتر تعیین گردید. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2796_0a84bf8fea5c064a90a26106a0174d43.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 13 1 2023 03 21 Numerical investigating of using the air duct and body side curvature effects on the Tara aerodynamic performance بررسی عددی اثرات بکارگیری کانال انتقال جریان هوا و انحنای جانبی بدنه بر عملکرد آیرودینامیکی خودروی تارا 71 86 2797 10.22044/jsfm.2023.12654.3691 FA سعید باعصمت دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران محمود پسندیده فرد استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران علیرضا تیمورتاش استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران Journal Article 2023 01 29 In the transportation industry, the vehicles aerodynamics is important because it affects on fuel consumption and stability of cars. In this numerical research by using Ansys Fluent software, the aerodynamic performance of the Iranian car Tara was investigated by creating an air duct with different dimensions and geometries in the modification of front aerodynamics and the modification of rear aerodynamics. The purpose of these changes was to establish air flow between areas of the body that have a high pressure difference, which in both aerodynamic developments reduced drag force and lift force. Also, the effect of creating side curvature on the body was also studied. The results showed that design and direction of the air flow from the sides to the back of the car is very important in aerodynamics forces, however, drag force was reduced in all cases. Finally, the best methods were combined simultaneously on the car. In the most optimal model, through the combination of the the front aerodynamic modifications and rear aerodynamic modifications the drag coefficient and lift coefficient reduced 16.3% and 4.1% respectively as the drag coefficients reduced from 0.332 to 0.278. امروزه در صنعت خودروسازی، آیرودینامیک وسایل نقلیه به دلیل اثرگذاری بر مصرف سوخت، میزان کنترل پذیری و پایداری خودرو از اهمیت بالایی برخوردار است. در پژوهش حاضر به روش عددی با استفاده از نرم افزار Ansys Fluent عملکرد آیرودینامیکی خودروی تارا از طریق ایجاد کانال هوا با ابعاد و هندسه های مختلف بین پیشانی و اطراف چرخ جلو و همچنین اطراف چرخ عقب و پشت خودرو مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از اعمال تغییرات مذکور برقراری جریان میان نواحی از بدنه که اختلاف فشار بالایی دارند بود که در هر دو بخش اصلاح آیرودینامیک جلو و اصلاح آیرودینامیک عقب موجب کاهش نیروی پسا و برآ شد. همچنین تاثیر ایجاد انحنای جانبی بر بدنه نیز مورد مطالعه قرار گرفت که نتایج حاصل نشان داد به طور کلی میزان اثرگذاری آن ها به طراحی و هدایت جریان هوای جوانب به پشت خودرو بستگی دارد با این وجود در همه حالت ها نیروی پسا کاهش یافت. در بخش پایانی ترکیبی از بهترین روش های بررسی شده به صورت همزمان بر روی خودرو پیاده‌سازی شد که بهینه ترین حالت از ترکیب تغییرات فوق در آیرودینامیک جلو و عقب با کاهش نیروی پسا و برآ به ترتیب به میزان %16/3 و %4/1 حاصل گردید و مقدار ضریب پسا از 0/332 به 0/278 رسید. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2797_c427e37e3f5fcabc133aea2640bb08f0.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 13 1 2023 03 21 Reduce the hot-spot temperature of an oil transformer using a heat pipe کاهش دمای نقطه داغ یک ترانسفورماتور روغنی با استفاده از لوله های حرارتی 87 97 2798 10.22044/jsfm.2023.11977.3605 FA محمد مصطفی غفوریان استادیار، دانشکده مهندسی، گروه مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران نیکان صلاحی دانشجوی کارشناسی، دانشکده مهندسی، گروه مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران حمید نیازمند استاد، دانشکده مهندسی، گروه مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران Journal Article 2022 06 04 Transformers are one of the most significant and sensitive tools in the electrical grid. Their life and optimal operations are very imperative. The hot-spot temperature of this equipment plays a crucial role in the life of the transformer. Increasing hot spot temperature reduces the oil quality and aging of the insulation, ultimately, the life of the transformer. There are several ways to reduce the hot-spot temperature. One of these techniques is the passive cooling system via heat pipe, which has played an effective role in reducing the hot-spot temperature. However, using heat pipes in the space inside the transformer causes problems, including disruption of its electrical performance. Therefore, in this research, the thermal effects of the heat pipe inside and outside the oil tank on the thermal performance of the transformer are investigated experimentally, and finally the obtained results are compared. The results showed that by installing the heat pipe outside the transformer on the radiators, the temperature reduction of the hot spot reached 12 degrees Celsius, which reduces the corresponding aging rate to 0.17. ترانسفورماتور‌ها یکی از مهم‌ترین و حساس‌ترین تجهیزات در شبکه قدرت هستند. طول عمر و کارکرد مطلوب آن‌ها بسیار حائز اهمیت است. دمای نقطه داغ این تجهیز در مقدار طول عمر ترانس نقشی کلیدی ایفا می‌کند. افزایش بیش از حد دمای نقطه داغ باعث کاهش کیفیت روغن و پیری عایق و در نتیجه کاهش طول عمر ترانسفورماتور می‌شود. روش‌های مختلفی برای کاهش دمای نقطه داغ وجود دارد. یکی از این روش‌ها استفاده از روش غیر فعال لوله حرارتی است که نقش موثری در کاهش دمای نقطه داغ داشته است. با این‌حال استفاده از لوله حرارتی در فضای درون ترانسفورماتور مشکلاتی از جمله ایجاد اختلال در عملکرد الکتریکی آن به وجود می‌آورد. لذا در این پژوهش به بررسی تحربی اثرات حرارتی لوله حرارتی در داخل و خارج از تانک روغن بر عملکرد حرارتی ترانسفورماتور به صورت تجربی پرداخته می‌شود و در نهایت به قیاس نتایج بدست آمده پرداخته خواهد شد. نتایج نشان داد که می‌توان با نصب لوله‌‌ حرارتی در خارج از ترانسفورماتور بر روی رادیاتورها، دمای نقطه داغ را حدود 12 درجه‌ی سانتی‌گراد کاهش داد که نرخ پیری متناظر با آن تا 17/0 کاهش می-یابد. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2798_4a3cd73538cfab0d05a184c7b5bfcd34.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 13 1 2023 03 21 Numerical Study of Slot Lip Effects on Aerodynamics Performance of a Two-Element Airfoil with the Approach of Decreasing the Landing Distance مطالعه عددی تاثیر لبه شکاف بر عملکرد آیرودینامیکی ایرفویل دو المانی با رویکرد کاهش باند فرود 99 109 2799 10.22044/jsfm.2023.12278.3647 FA میثم ایزدی دانشجوی دکتری، پژوهشگاه هوافضا، تهران، ایران سید آرش سید شمس طالقانی پژوهشکده علوم و فناوری هوایی/عضو هیئت علمی پژوهشگاه هوافضا رضا خاکی دانشیار، دانشگاه علوم و فنون هوایی شهید ستاری، تهران، ایران Journal Article 2022 09 16 This research aims to improve the aerodynamics performance of a NACA 23012 airfoil equipped with a High lift device by changing one of its most important geometric parameters. In this research, Navier-Stokes equations are solved in turbulent and incompressible flow conditions using Fluent software. After the airfoil and flap modeling process, at different flap angles (10 to 30 degrees), unstructured meshing was produced in Gambit software and the improvement of aerodynamics performance due to change in the geometric parameter of the slot lip was investigated. The flow is assumed to be steady, turbulent, and incompressible, and the algorithm for solving the equations is also selected as pressure-based. The flow Reynolds range is 3.6×106 and the turbulence model used is realizable k-epsilon. A comparison of the results and aerodynamics characteristics of the airfoil equipped with a flap after making a change in the geometric parameter shows that with the significant improvement of the aerodynamics coefficients (on average, an increase of 9% in the lift coefficient and also an increase of 6% in the drag coefficient), the landing distance of the airplane will be reduced. Also, the investigation of the pressure and velocity gradients at different stages shows that the change is effective and better distributed compared to the reference article. هدف از این تحقیق بهبود عملکرد آیرودینامیکی ایرفویل ناکا-23012 مجهز به ابزار برآافزای لبه فرار با تغییر در یکی از مهم‌ترین پارامترهای هندسی آن می‌باشد. در این تحقیق حل معادلات ناویراستوکس در شرایط جریان آشفته و تراکم‌ناپذیر با بهره‌گیری از نرم‌افزار فلوئنت صورت پذیرفته است. بعد از فرآیند مدل‌سازی ایرفویل و فلپ، در زوایای فلپ متفاوت(10 الی 30 درجه)، شبکه‌بندی بی‌سازمان در نرم‌افزار گمبیت تولید شد و بهبود عملکرد آیرودینامیکی ناشی از تغییر در پارامتر هندسی لبه شکاف مورد بررسی قرار گرفت. جریان از نوع دائم، آشفته و تراکم‌ناپذیر فرض شده و الگوریتم حل معادلات نیز فشار مبنا انتخاب شده است. محدوده عدد رینولدز جریان106×6/3 بوده و مدل آشفتگی مورد استفاده کا-اپسیلون در نظر گرفته شده است. مقایسه نتایج و مشخصه‌های آیرودینامیکی ایرفویل مجهز به فلپ تک‌شکافه پس از ایجاد تغییر موردنظر در پارامتر هندسی، نشان می‌دهد که با بهبود قابل توجه ضرایب آیرودینامیکی(به طور میانگین افزایش 9 درصدی ضریب برآ و نیز افزایش 6 درصدی ضریب پسا)، باند فرود هواپیما کاهش خواهد یافت. هم‌چنین بررسی گرادیان‌های فشار و سرعت در مقاطع مختلف، نشان می‌دهند که تغییر به وجود آمده موثر بوده و در مقایسه با مقاله مرجع توزیع بهتری صورت پذیرفته است. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2799_2e91ac33488271f4136892ab657cb4a1.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 13 1 2023 03 21 Investigating the effect of induced centrifugal force resulting from duct geometry on the propagation speed of premixed flame using OpenFOAM software بررسی اثر نیروی گریز از مرکز القاءشده حاصل از هندسه داکت بر روی گسترش سرعت شعله پیش‌آمیخته به کمک نرم‌افزار اوپن‌فوم 111 124 2800 10.22044/jsfm.2023.12438.3669 FA سید قاسم مشیر استخاره دانشجوی دکتری مهندسی هوافضا، مجتمع مکانیک و هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، اصفهان، شاهین شهر علیرضا مستوفی زاده دانشیار مهندسی مکانیک، مجتمع مکانیک و هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، اصفهان، شاهین شهر مهرداد بزاززاده دانشیار مهندسی هوافضا، مجتمع مکانیک و هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، اصفهان، شاهین شهر Journal Article 2022 11 20 Increasing the propagation speed of the flame due to centrifugal force can lead to reducing the length of the combustion chamber and increasing the thrust-to-weight ratio in air gas turbine engines. The effect of centrifugal force on the propagation of the premixed flame has been investigated. For this purpose, the large eddy simulation of premixed combustion of the air-propane mixture in two straight and curved ducts with a step in the outer wall as a flame holder was performed using OpenFoam software and compared with the experimental data. The ducts have an inlet and outlet, and the averaged temperature and the wrinkling (the ratio of laminar to turbulent flame speed) were investigated for two different inlet velocities. It was observed that the curved duct inducing centrifugal force to the fuel and air mixture causes better mixing and wrinkling, increases the area of the flame, and as a result, the speed of flame propagation was improved. Also, the curved duct can withstand increasing the inlet velocity to higher values. To study the effect of fluid circulation, a new duct geometry for more mixture circulation was designed and analyzed. The comparison of temperature and wrinkling parameters in the outlet section for two initial curve ducts (C2) and the new one (C3) showed that the increase in the rotation due to the increase in centrifugal force improved the average temperature and wrinkling parameters in the outlet. افزایش سرعت انتشار شعله به کمک نیروی گریز از مرکز می‌تواند منجر به کاهش طول محفظه احتراق و در نتیجه افزایش نسبت نیروی جلوبرنده به وزن در موتورهای توربین گاز هوایی شود. در این تحقیق تاثیر نیروی گریز از مرکز بر روی گسترش شعله پیش-آمیخته بررسی شده است. بدین منظور، شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ احتراق پیش‌آمیخته هوا-پروپان در دو هندسه داکت مستقیم و منحنی به همراه پله در دیواره خارجی به عنوان شعله‌نگه‌دار، با استفاده از نرم‌افزار منبع-باز اوپن‌فوم انجام و با نتایج تجربی مقایسه گردید. داکت‌های مورد نظر دارای ورودی و خروجی هستند و پارامترهای دمای میانگین و چین‌خوردگی (نسبت سرعت شعله آرام به مغشوش) برای دو سرعت ورودی مختلف مورد بررسی قرار گرفت. ملاحظه گردید که داکت منحنی با القاء نیروی گریز از مرکز به مخلوط سوخت و هوا سبب اختلاط بهتر مخلوط شده و چین‌خوردگی، افزایش سطح مقطع شعله و درنتیجه سرعت گسترش شعله بهبود می‌یابد. همچنین داکت منحنی قابلیت تحمل افزایش سرعت ورودی به مقادیر بالاتر را نیز دارد. در ادامه به منظور بررسی اثر دوران بیشتر سیال، هندسه داکت جدیدی برای دوران بیشتر مخلوط، طراحی و مورد تحلیل قرار گرفت. مقایسه پارامترهای دما و چین‌خوردگی در مقطع خروجی برای دو هندسه منحنی اولیه (C2) و طراحی‌شده (C3)، نشان داد که افزایش دوران به دلیل افزایش نیروی گریز از مرکز، پارامترهای چین‌خوردگی و دمای میانگین در خروجی را بهبود می‌دهد. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2800_807bf7b4868545558699219e7306d057.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 13 1 2023 03 21 Numerical investigation of two-phase nanofluid flow in square cavity with inclined wall under different magnetic field بررسی عددی جریان نانو سیال در کویتی مربعی با دیوار کج با زاویه های مختلف 125 136 2801 10.22044/jsfm.2023.12402.3667 FA آرش تیموری دانشجوی دکتری ،گروه مکانیک، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران وحید نجاتی استادیار،گروه مکانیک، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران ایمان زحمتکش دانشیار ،گروه مکانیک، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران سید رضا صالح استادیار،گروه مکانیک، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران Journal Article 2022 11 09 In this research, the combined displacement inside a closed square enclosure was investigated. The geometry of this chamber is considered as a quadrilateral with the same dimensions, which is tilted and the upper and lower sides are insulated, and the left side is hot and the right side is cold. The effect of changing the angle of the chamber wall in some specific angles (θ), changes in the volume ratio of nanoparticles in Reynolds numbers 10 and 100 and in Richardson numbers 0.1 and 1 in the range of laminar flow are investigated in two dimensions. The base fluid is water and the nanofluid mixture is considered homogeneous. To solve Navirastox and discrete energy equations, the equations were solved numerically. Discretized equations were solved by coding in Fortran software. The results are presented in the form of Nusselt number distribution, temperature contour, flow contour and velocity vector in different solutions. The results showed that increasing the volume fraction of nanoparticles in the base fluid increases the Reynolds number and the dimensionless Nusselt number. An increase in the Richardson number, especially at high Reynolds numbers, leads to a noticeable increase in the Nusselt number. Also, the highest amount of heat transfer is related to the angle of 90 degrees. در این پژوهش جابجایی ترکیبی درون یک محفظه مربعی بسته مورد بررسی قرار گرفت. هندسه این محفظه به صورت چهار ضلعی با ابعاد یکسان که به صورت کج قرار گرفته است و دو ضلع بالا و پایین عایق می باشد و ضلع سمت چپ گرم و سمت راست سرد می باشد در نظر گرفته می شود. اثر تغییر زاویه دیواره محفظه در چند زاویه خاص(θ)، تغییرات نسبت حجمی نانو ذرات در اعداد رینولدز 10 و 100 و در اعداد ریچاردسون 0.1 و 1 در محدوده جریان آرام به صورت دو بعدی مورد بررسی قرار می گیرد. سیال پایه آب و مخلوط نانو سیال همگن در نظر گرفته می شود. برای حل معادلات ناویراستوکس و انرژی گسسته و معادلات به صورت عددی حل شدند. معادلات گسسته سازی شده به کمک کد نویسی در نرم افزار فرترن حل شدند. نتایج به صورت توزیع عدد ناسلت، کانتور دما، کانتور جریان و بردار سرعت در حلات های مختلف ارایه گردیده است. نتایج نشان داد که با افزایش کسر حجمی نانو ذرات در سیال پایه، افزایش عدد رینولدز عدد بی بعد ناسلت افزایش می یابد. افزایش عدد ریچاردسون به خصوص در اعداد رینولدز بالا منجر به افزایش محسوس عدد ناسلت می شود. همچنین بیشترین میزان انتقال حرارت مربوط به زاویه 90 درجه می باشد. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2801_a215575649e8d67eede4813f1cb56f52.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 13 1 2023 03 21 The Second Phase of Gold Nanoparticle Manipulation based on AFM in Different Liquid Environments فاز دوم جابه‌جایی نانوذره‌ی طلا مبتنی بر AFM در محیط‌های مختلف مایع 137 146 2802 10.22044/jsfm.2023.11541.3526 FA معین طاهری دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک، ایران Journal Article 2022 01 02 The use of gold metal in astronautics, electronics and medical sciences has led to its consideration. Therefore, structural studies and changes have been made to improve the properties or establish special atomic arrangements in nanoscience for this particular metal. Atomic force microscopy(AFM) is one of the most widely used tools for these purposes. Therefore, in this paper, the displacement of gold nanoparticles during manipulation using the atomic force microscopy, which is one of the objectives of the second phase, in the environmental conditions of water, plasma and methanol, has been investigated. For this purpose, the process is first modeled in two dimensions and the intermolecular forces of van der Waals, the double layer force and the hydration force are considered. Then, the displacement diagrams are drawn considering the forces between the molecule and the studied environments. Finally, according to the simulation results in different environments, the highest displacement of gold nanoparticles in the second phase of manipulation was in water and the lowest in plasma. کاربرد فلز طلا در فضانوردی، الکترونیک و در علوم پزشکی، سبب مورد توجه قرارگرفتن آن شده است. لذا بررسی‌های ساختاری و انجام تغییرات برای بهبود خواص و یا برقراری چیدمان‌های خاص اتمی در علوم نانو برای این فلز خاص صورت گرفته است. میکروسکوپ نیروی اتمی، از جمله ابزارهای پرکاربرد با اهداف ذکر شده، می‌باشد. لذا در این مقاله جابه‌جایی نانوذره طلا در طی منیپولیشن با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی که از اهداف فاز دوم می‌باشد، در شرایط محیطی آب، پلاسما و متانول، مورد بررسی قرار گرفته است. بدین‌منظور ابتدا فرآیند به صورت دوبعدی مدل‌سازی شده و نیروهای بین مولکولی واندروالس، نیروی الکترواستاتیک دولایه و آب‌پوشی در آن در نظر گرفته شده‌اند. سپس، نمودارهای جابه‌جایی بت درنظر گرفتن نیروهای بین مولکول و محیط‌های مورد مطالعه ترسیم شده‌اند. در نهایت نیز طبق نتایج حاصل از شبیه‌سازی در محیط‌های مختلف بیشترین جابه‌جایی نانوذره‌ی طلا در فاز دوم منیپولیشن، در محیط آب و کمترین مقدار در محیط پلاسما بوده است. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2802_b79a743df22f8e6412667e1fe380e8e2.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 13 1 2023 03 21 Investigation of stress distribution in healthy and arthritic knee joints after registering 3D files on the radiographic images بررسی توزیع تنش در مفصل سالم و دارای آرتروز زانو بعد از انطباق فایل‌های سه‌بعدی با تصاویر رادیوگرافی 147 156 2803 10.22044/jsfm.2023.12748.3702 FA حسن رایگان دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران سید یوسف احمدی بروغنی استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران وحید اربابی استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران Journal Article 2023 02 20 Arthritis of the knee is one of the leading health problems in people, and most knee surgeries have been for this reason. This disease occurs mostly in old age, spreads slowly, and affects the knee joint components. Since arthritis over time causes the destruction of the articular cartilage in the knee, therefore, the destruction of this joint is discussed and investigated according to the applied stresses. By entering CT scan and MRI images into Mimix software, 3D models of the knee are extracted and by using a dedicated software developed for the analysis of radiographic images based on the programming in the MATLAB GUI environment, the 3D CT scan files are matched to the radiographic images. The final 3D model has been created using Solidwork software, and by running numerical simulations in Abaqus software, the stresses on the cartilages have been calculated for healthy and arthritic knees. The results showed that the amount of stress in the middle side of the joint is always higher than on the lateral side, and this difference will be greater in the arthritic joint than in the healthy joint. آرتروز زانو یکی از مشکلات اصلی سلامتی در افراد است و بخش اعظمی از عمل‌های جراحی زانو نیز به این دلیل بوده است. این بیماری بیشتر در سنین بالا ایجاد می‌شود و با سرعت کم گسترش می‌یابد و اجزای مفصل زانو را تحت تأثیر قرار می‌دهد. ازآنجاکه آرتروز به‌مرور زمان باعث تخریب غضروف مفصلی در زانو می‌شود لذا تخریب این مفصل با توجه به تنش‌های واردشده مورد بحث و بررسی قرار می‌گیرد. با ورود تصاویر سی‌تی‌اسکن و ام‌آرآی به نرم‌افزار میمیکس مدل‌های سه‌بعدی زانو استخراج و با استفاده از یک نرم‌افزار اختصاصی که جهت تجزیه‌ و تحلیل تصاویر رادیوگرافی بر پایه برنامه‌نویسی در محیط GUI نرم‌افزار متلب توسعه یافته است فایل‌های سی‌تی‌اسکن سه‌بعدی روی تصاویر رادیوگرافی منطبق شده‌اند. با استفاده از نرم‌افزار سالیدورک مدل سه‌بعدی نهایی ایجاد شده است و با اجرای تحلیل عددی در نرم‌افزار آباکوس، تنش‌های وارد بر غضروف‌ها برای زانوی سالم و دارای آرتروز محاسبه شده است. نتایج نشان داد که میزان تنش در سمت میانی مفصل از سمت جانبی همواره بیشتر است و این تفاوت در مفصل آرتروزی بیشتر از مفصل سالم خواهد بود. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2803_c05eab1c4f85cd620ecbe2b007b67d03.pdf