دانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-947515320250723Multi-Objective Optimization of the Natural Gas-Air Venturi-Type Mixer for Bi-Fuel Enginesبهینهسازی چندهدفی میکسر گاز طبیعی - هوا نوع ونتوری برای موتور دوسوخته165182361210.22044/jsfm.2025.15858.3944FAمحمدعلیسالاریکارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک، ایران.رفعتمحمدیدانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک، ایران.Journal Article20250303In the conversion of gasoline engines to natural gas, the mixer plays a crucial role in engine performance. This study presents a three-dimensional numerical simulation and geometric optimization of a natural gas-air Venturi-type mixer for a bi-fuel engine. The parametric study revealed that among the examined geometric parameters, increasing the number of orifices from 2 to 8 had the most significant impact, reducing the air-to-fuel ratio by 71% and increasing the uniformity index by 122.7%. Additionally, increasing the orifice diameter from 1 to 2.5 mm had a greater effect on the air-to-fuel ratio (44% decrease), while increasing the throat diameter from 17 to 20 mm had a greater effect on the uniformity index (17.9% decrease). A multi-objective genetic algorithm was employed to minimize deviations of the air-to-fuel ratio from the stoichiometric value and to maximize the uniformity index. The optimization results showed that in the geometry with the lowest deviation from the stoichiometric air-to-fuel ratio, this deviation and the uniformity index decreased by 99% and 39.7%, respectively, compared to the base-mode. Conversely, in the geometry with the highest uniformity index, this parameter increased by 16%, while the air-to-fuel ratio deviation increased by 32.6% relative to the base-mode.در گازسوز کردن موتورهای بنزینی، قطعهی میکسر نقش کلیدی در عملکرد موتور ایفا میکند. در این پژوهش به شبیهسازی عددی سهبعدی و بهینهسازی هندسی میکسر گاز طبیعی - هوا نوع ونتوری برای یک موتور دوسوخته پرداخته شده است. نتایج مطالعهی پارامتری نشان داد که در میان پارامترهای هندسی مورد بررسی، افزایش تعداد اوریفیسها از ۲ به ۸ بیشترین تأثیر را بر نسبت هوا به سوخت (71% کاهش) و شاخص یکنواختی (122٫7% افزایش) دارد. پس از آن، تغییر قطر اوریفیس از 1 به 2٫5 میلیمتر تأثیر بیشتری بر نسبت هوا به سوخت (44% کاهش) و تغییر قطر گلوگاه از 17 به 20 میلیمتر تأثیر بیشتری بر شاخص یکنواختی (17٫9% کاهش) داشتهاند. بهینهسازی با الگوریتم ژنتیک چندهدفی برای کمینهسازی انحراف نسبت هوا به سوخت از مقدار استوکیومتری و بیشینهسازی شاخص یکنواختی انجام شده است. نتایج بهینهسازی نشان داد که در هندسهای با کمترین انحراف نسبت هوا به سوخت از مقدار استوکیومتری، این پارامتر و شاخص یکنواختی نسبت به حالت مبنا به ترتیب 99% و 39٫7% کاهش مییابند. در مقابل، در هندسهای با بیشترین شاخص یکنواختی، این پارامتر و انحراف نسبت هوا به سوخت نسبت به حالت مبنا به ترتیب به اندازهی 16% و 32٫6% با افزایش همراهاند.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_3612_e988338be24022e93cb3adc1c80b62d2.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-947515320250723Investigation of the buckling behavior of cylindrical unanchored steel storage tank under near field 3-D seismic loadingبررسی رفتار کمانشی مخازن استوانه ای فولادی روزمینی مهارنشده تحت اثر توأم سه مؤلفه زلزله نزدیک گسل183198361110.22044/jsfm.2025.15901.3957FAمطهرهنیازدانشجوی دکتری سازه، دانشکدة مهندسی عمران، دانشگاه علم و فرهنگ، تهران، ایرانعلینیکخواستاد، دانشکدة مهندسی عمران، دانشگاه علم و فرهنگ، تهران، ایراننادرخواجه احمد عطاریاستاد ، بخش سازه مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازیJournal Article20250414Maintaining the health of oil and other fluid storage tanks after an earthquake is one of the most important points for any earthquake-prone country. By examining the dynamic response of storage tanks in past earthquakes, it can be seen that steel storage tanks are more vulnerable than concrete tanks. Therefore, it is more important to investigate the seismic behavior of steel tanks. In this study, tank and the fluid inside it and interaction between fluid and structure in the ABAQUS software is simulated, to investigate the buckling behavior of an unanchored broad cylindrical steel storage tank built in Malayer. some near field earthquakes records are applied to storage tank. and all three components of these records, have been considered. the radial displacement of wall of the tank after the earthquake indicate the diamond-shaped buckling mode due to the significant effects of slashing. It should also be mentioned that the most deformations are observed at a height of 10.5 meters from the ground level on the wall of the tank, which due to the lower thickness of the sheet in the upper courses of the wall it can be strengthened in order to prevent the leaking of fluid inside the tank.حفظ سلامت مخازن ذخیره سوخت و سایر سیالات پس از وقوع زلزله از نکات بسیار مهم برای هر کشور زلزله خیز می باشد. بنابراین مطالعه رفتار دینامیکی آنها حین زلزله مورد اهمیت است. در این مطالعه با شبیه سازی مخزن و سیال درون آن و با یافتن بهترین حالت برای مدلسازی اندرکنش سازه-سیال در نرم افزار اجزا محدود ABAQUS صورت گرفته است.، که به بررسی رفتار کمانشی یک مخزن استوانه ای فولادی روزمینی مهارنشده، ساخته شده در انبارنفت ملایر تحت اثر هفت رکورد حوزه نزدیک زلزله پرداخته است.شده، همچنین علیرغم مطالعات گذشته برای نخستین بار، هر سه مولفه رکوردهای زلزله یعنی دو مولفه افقی و یک مولفه قائم توأما به مخزن حاوی سیال اعمال شده اند. نکته حائز اهمیت دیگر تفاوت رفتار کمانشی مخزن مهارنشده در این مطالعه که غالبا به دلیل تلاطم امواج حالت الماسی شکل دارد با رفتار کمانشی مخازن مهارشده در مطالعات گذشته است که معمولا پافیلی و زانوفیلی گزارش شده است. در بررسی نتایج تحلیل ها مشاهده میشود که بیشتر تغییرشکل های شعاعی روی جداره در ارتفاع حدودا 5/10 متری از سطح زمین به علت اثر تلاطم امواج و ضخامت کمتر جداره در این ناحیه رخ میدهد، که میتوان با تقویت این محدوده از نشت محتویات درون مخزن در زلزله جلوگیری کرد .https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_3611_6b5cf67aab8d6466a05e87e36de29e10.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-947515320250723Numerical and Experimental study of a vibro- impact bistable piezoelectric cantilever beam energy harvesterمطالعه عددی و تجربی یک برداشتکننده انرژی پیزوالکتریکی دوپایدار مبتنی بر رفتار ضربه- ارتعاشی در یک تیر یکسرگیردار199213361410.22044/jsfm.2025.14951.3883FAمصطفیشاهسواردانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، ایران.محمدمهدیخطیبیدانشیار، آزمایشگاه آنالیز مودال، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، ایران.محمد رضاآشوریدانشیار، آزمایشگاه آنالیز مودال، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، ایران.Journal Article20240816In this paper, in order to increase the frequency bandwidth, a bistable unimorph piezoelectric cantilever beam energy harvester is equipped with a unilateral barrier to limit the oscillation amplitude. This novel design is recognized as a bistable vibro-impact energy harvester. The main objective of this work is to investigate the effects of vibro-impact behavior on the frequency bandwidth of a typical bistable energy harvester. Initially, by employing Euler-Bernoulli beam assumption and energy method, the governing equations of motion were derived. Subsequently, by numerically solving the governing equations, the frequency bandwidth and harvested power of the system in both typical bistable and vibro- impact bistable systems were compared. According to the obtained results, it was clear by exploiting the vibro- impact behavior, the frequency bandwidth of a typical bistable energy harvester could be increased up to 90%. Then, the effects of initial gap between barrier and cantilever beam on the system's frequency bandwidth were investigated. In this study, some experiments were conducted to evaluate the efficiency of the proposed model and to validate the obtained results.در این مقاله به منظور افزایش پهنای باند فرکانسی، یک تیر یکسرگیردار پیزوالکتریکی بهعنوان برداشت کننده انرژی ارتعاشی به یک مانع محدودکننده دامنه حرکت مجهز شده است. این طرح بهعنوان برداشت کننده انرژی دوپایدار ضربه- ارتعاشی شناخته میشود. هدف اصلی این کار بررسی اثر رفتار ضربه- ارتعاشی در پهنای باند فرکانسی برداشت کننده انرژی است. بدین منظور، ابتدا با استفاده از فرض تیر اویلر- برنولی و روش انرژی، معادلات حاکم استخراج شدهاند. سپس با حل عددی معادلات حاکم، پهنای باند فرکانسی و توان برداشتشده در حالت متداول و نیز حالت ضربه- ارتعاشی با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج نشان میدهد که با بهرهگیری از رفتار ضربه- ارتعاشی، میتوان پهنای باند فرکانسی سیستم را 90 درصد افزایش داد. سپس تأثیر فاصله مانع تا تیر و نیز فاصله بین دو آهنربا بر روی پهنای باند فرکانسی سیستم بررسی شده است. در این مطالعه، برای ارزیابی کارایی سیستم و صحت سنجی نتایج، برداشت کننده پیشنهادی بصورت تجربی تحت آزمون قرار گرفته است. نتایج تجربی حاصل، نشان دهنده کارایی عملی مناسب برداشت کننده است.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_3614_bc82387763871696cd58792f09e722a9.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-947515320250723A Computational Analysis of the Aerodynamic Behaviors of the Low-Speed Conventional Airfoilsتحلیل عددی رفتار آیرودینامیکی ایرفویلهای متداول سرعت پایین215221360910.22044/jsfm.2025.16052.3958FAحسینانصاریاندکترا، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران.علیرضاداوریدانشیار، گروه هوافضا، دانشکده مکانیک و هوافضا، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.Journal Article20250413This paper investigates the aerodynamic characteristics of NACA airfoils 0012, 0015, and 4415 in the low Reynolds number range of 500 to 2000. Simulations have been performed using a high-resolution two-dimensional incompressible flow code, using the immersed boundary method with a sharp interface and the unsteady Navier-Stokes equations. The goal of this study is to provide a database of variations in force coefficients, center of pressure, and Strouhal numbers as functions of Reynolds number, angle of attack (5 to 40 degrees), and airfoil shape. The results reveal that low Reynolds number flows exhibit significant complexity due to phenomena such as Karman vortex shedding and leading-edge vortex (LEV) formation and shedding. These behaviors result in significant fluctuations in aerodynamic coefficients, especially near stall, thus the simulation shoud be performed with adequate temporal accuracy. The effect of airfoil shape is primarily observed in the lift-to-drag ratio and center of pressure, with the NACA 4415 airfoil demonstrating the highest aerodynamic performance. Comparison of simulation results with available experimental data at both low and high Reynolds numbers confirms the validity of the employed numerical model. This database serves as a reference for designing small aircraft, unmanned aerial vehicles, and bio-inspired flight systems. Additionally, the obtained data can aid in improving and validating computational models.این مقاله به بررسی ویژگیهای آیرودینامیکی ایرفویلهای NACA 0012, 0015, 4415 در محدوده عدد رینولدز پایین 500 تا 2000 پرداخته است. شبیهسازیها با استفاده از یک کد عددی دوبعدی جریان تراکمناپذیر با تفکیکپذیری بالا، با استفاده از روش مرز غوطهور با مرز واسط تیز و معادلات ناویر-استوکس ناپایا انجام شدهاند. هدف این پژوهش، ارائه یک پایگاه داده از تغییرات ضرایب نیرو، مرکز فشار، و عدد استروهال با تغییرات عدد رینولدز، زاویه حمله (5 تا 40 درجه)، و شکل ایرفویل است. نتایج نشان میدهند که جریان در عدد رینولدز پایین به دلیل وجود پدیدههایی مانند تشکیل و ریزش گردابه کارمن و گردابه لبه حمله، پیچیدگیهای بسیاری دارد. این رفتار منجر به نوسانات زیاد در ضرایب آیرودینامیکی خصوصاً در حوالی واماندگی میشود و شبیهسازی باید با دقت زمانی کافی انجام شود. تأثیر شکل ایرفویل عمدتاً در نسبت برآ به پسا و موقعیت مرکز فشار مشاهده شده است، بهطوریکه ایرفویل NACA 4415 بالاترین عملکرد آیرودینامیکی را ارائه میدهد. مقایسه نتایج شبیهسازی با دادههای تجربی موجود در اعداد رینولدز پایین و بالا، صحت مدل عددی بهکاررفته را تأیید میکند. این پایگاه داده میتواند بهعنوان مرجعی برای طراحی هواپیماهای کوچک، وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین، و پروازهای الهامگرفته از طبیعت استفاده شود. همچنین، دادههای بهدستآمده میتوانند به بهبود مدلهای محاسباتی و اعتبارسنجی آنها کمک کنند.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_3609_6564c710d2c8ac04b90d0081cef57c02.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-947515320250723Estimating the amount of water loss due to evaporation in the Kalpoosh dam of Semnan province and investigating its reduction methodsبرآورد مقدار هدررفت آب ناشی از تبخیر در سد کالپوش استان سمنان و بررسی روشهای کاهش آن223229361010.22044/jsfm.2025.15984.3956FAحسنشکاریکارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود،ایران.احمدنظریاستادیار مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران.Journal Article20250416In arid and semi-arid regions, the main cause of water loss can be considered the phenomenon called surface evaporation. It is an inevitable phenomenon and according to the location and weather conditions of the countries, it plays an important role in the loss of water resources in a country. In this research, the rate of evaporation in the Kalpoosh dam located in Semnan province has been estimated, taking into account the climate and weather conditions, etc., the rate of evaporation has been calculated using various methods, experimental formulas, and water balance measurements, and in the following, the most optimal method and The appropriate evaporation coefficient was chosen to estimate evaporation. According to the calculations, Ivanov's experimental method with the least amount of error has the best overlap with the amount of observed evaporation from the pan, and the appropriate coefficient of evaporation was examined from among the coefficients between 0.6 and 0.9, and the coefficient of 0.85 was chosen with the least error. And then in the next rank, the experimental formula of the American Civil Engineering Organization was selected. Other methods cannot be used for the Kalpoosh dam due to the calculation of the lack of steam pressure in those formulas and the possibility of calculation errors with the actual value.در مناطق خشک و نیمهخشک علت عمده تلفات آب را میتوان پدیدهای به نام تبخیر سطحی دانست، که باتوجهبه موقعیت و شرایط آبوهوایی کشورها، بهعنوان یک عامل مهم در میزان تلفات منابع آبی در یک کشور، نقش ایفا میکند. در این پژوهش به برآورد میزان تبخیر در سد کالپوش واقع در استان سمنان پرداخته و با درنظرگرفتن شرایط اقلیمی و آبوهوایی و ... میزان تبخیر از فرمولهای تجربی و همچنین اندازهگیری بیلان آب محاسبه شده است. در ادامه بهینهترین روش و ضریب تبخیر مناسب برای برآورد تبخیر انتخاب میگردد. باتوجهبه محاسبات انجام شده مدل ایوانف با کمترین میزان خطا بهترین همپوشانی را با میزان تبخیر اندازه گیری شده با استفاده از تشت تبخیر داشته و ضریب مناسب تبخیر از بین ضرایب بین 0.6 تا 0.9 بررسی و ضریب 0.85 با کمترین خطا انتخاب گردید و سپس در رتبه بعد فرمول تجربی سازمان عمران آمریکا انتخاب گردید. روشهای دیگر به علت در نظرنگرفتن فشار بخار در آن فرمولها و احتمال خطای محاسبات با مقدار واقعی قابلاستفاده برای سد کالپوش نمیباشند.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_3610_ad7bb8c4e3262b4f0cd0a2f1281b95fd.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-947515320250723Numerical Investigation of Grazing Flow on a Micro Perforated Plate Linerبررسی عددی جریان مماسی سیال عبوری از یک آستر ریزسوراخدار231239361310.22044/jsfm.2025.15629.3932FAمهدیمعاونی تاج الدیندانشجوی دکترا، مهندسی هوافضا، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری، تهران، ایران.ایمانبهمن جهرمیاستادیار، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری، تهران، ایران.حسنناصحاستادیار، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری، تهران، ایران.Journal Article20250123This study investigates the background flow field of a micro-perforated plate (MPP) liner for acoustic analysis under grazing airflow conditions. A segment of the MPP liner is modeled, and the three-dimensional Navier-Stokes equations are numerically solved using a carefully designed computational mesh. A turbulence model is employed to account for flow disturbances, and a fully developed flow boundary condition is applied at the channel entrance to optimize computational cost. The numerical results are validated against experimental data from previous studies. The impact of flow Mach number on two key mechanisms influencing the acoustic behavior of the liner is examined: (1) the vertical velocity component at the hole openings, and (2) vortex generation at and downstream of the holes. As the Mach number at the inlet of the duct increases, the amount of rotation of the vertical component of velocity along the hole also increases, which leads to changes in the acoustic properties of the liner, including its impedance. In other words, the generation of vortices downstream of the hole increases with increasing Mach number. Findings reveal that an increase in Mach number leads to higher acoustic impedance, highlighting the complex interplay between flow dynamics and acoustic performance.در این بررسی میدان جریان پسزمینه برای مطالعات آکوستیکی روی یک آستر ریزسوراخدار استخراج شده است. برای این منظور، بخشی از یک آستر ریزسوراخدار که در معرض جریان مماسی هوا قرار دارد، به عنوان هندسه مورد مطالعه انتخاب شده است. معادلات ناویراستوکس در حالت سه بعدی به صورت عددی حل شدهاست. برای این منظور شبکهی محاسباتی مناسب با تعداد سلول محاسباتی لازم، ایجاد شدهاست. برای مدلسازی اغتشاشات جریان نیز از مدل اغتشاشی k-ε بهره گرفته شده است. برای کاستن از هزینهی محاسبات در ورودی کانال، از شرط مرزی جریان کاملاً توسعه یافته استفاده شدهاست. به منظور صحهگذاری، نتایج بدست آمده با نتایج تجربی، مقایسه شده است. اثر عدد ماخ جریان ورودی به کانال بر دو مکانیزم اثر گذار بر رفتار آکوستیکی آستر، یکی مقدار مؤلفهی عمودی سرعت در دهانهی سوراخ و دیگری مقدار گردابهها در دهانه و پایین دست سوراخ بررسی شده است. با افزایش عدد ماخ در ورودی مجرا، میزان چرخش مؤلفه ی عمودی سرعت در طول سوراخ افزایش یافته که سبب تغییر در خواص آکوستیکی آستر از جمله امپدانس آن خواهد شد. میزان تولید گردابهها در پایین دست سوراخ نیز با افزایش عدد ماخ، افزایش مییابد. نتایج نشان دهندهی افزایش امپدانس آکوستیکی با افزایش عدد ماخ است.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_3613_fbfa65faa3979e923b268c19135457e9.pdf