دانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-947515420250923Multi-objective optimization of L6e electric vehicle class body structure using the MOPSO methodبهینهسازی چند هدفه سازهی بدنه یک خودرو برقی کلاس L6e با استفاده از روش MOPSO241252362810.22044/jsfm.2025.16182.3973FAمینامقصودی نژادکارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی خودرو، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران.ابوالفضلخلخالیدانشیار، دانشکده مهندسی خودرو، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران.Journal Article20250512Given the increasing demand for electric vehicles, optimizing their structural design is a key engineering challenge. In this research, with the aim of achieving an optimal design for the body structure of an L6e class electric vehicle, the Multi-Objective Particle Swarm Optimization (MOPSO) algorithm has been utilized. In this optimization problem, the main objective is to increase the torsional and bending stiffness of the vehicle's body structure. The dimensions of the structural beams were considered as design variables. Since the complete body structure model in Catia was not suitable for optimization due to the multiplicity of design variables, especially in connections, a simplified model was first created in Abaqus software. This model was constructed using beam elements and rigid connections to facilitate the optimization process. To validate the reliability of the simplified model, torsion and bending tests were performed on both the simplified Abaqus model and the complete Catia model, showing that the difference in stiffness was less than 4%. This result fully confirmed the reliability of the simplified model for use in the optimization process. Finally, Abaqus scripting capability allowed for the parameterization of profile dimensions, which enabled the automatic link of the model to the MOPSO optimization code in Matlab and the generation of new structures. The results of this research showed that by utilizing MOPSO multi-objective optimization, a significant simultaneous increase in the torsional stiffness (32.10%) and bending stiffness (33.79%) of the structure could be achieved, compared to the initial model before optimization.چکیده<br /><br />با توجه به رشد فزاینده تقاضا برای خودروهای برقی، بهینهسازی ساختار سازهای آنها به عنوان یک چالش مهندسی مطرح است. در این پژوهش، با هدف دستیابی به طراحی بهینهای از سازهی بدنه خودروی برقی کلاسL6e ، از الگوریتم بهینهسازی ازدحام ذرات چند هدفه (MOPSO) بهره گرفته شدهاست. در این مسئله بهینهسازی، هدف اصلی افزایش سفتیهای پیچشی و خمشی سازهی بدنه خودرو است. ابعاد تیرهای سازه نیز به عنوان متغیرهای طراحی در نظر گرفته شدند. از آنجایی که مدل کامل سازه بدنه خودرو در کتیا به دلیل تعدد متغیرهای طراحی، به ویژه در اتصالات برای بهینهسازی مناسب نبود، ابتدا یک مدل سادهسازی شده در نرمافزار آباکوس ایجاد شد. این مدل با استفاده از المانهای تیر و اتصالات صلب ساخته شد، تا فرآیند بهینهسازی تسهیل گردد. برای اعتبارسنجی قابلیت اطمینان مدل سادهسازی شده، تستهای پیچش و خمش بر روی مدل سادهسازی شده آباکوس و مدل کامل کتیا انجام شد و نشان داد که اختلاف سفتیها کمتر از ۴ درصد است. این نتیجه، قابلیت اطمینان مدل سادهسازی شده را برای استفاده در فرآیند بهینهسازی کاملاً تأیید کرد .در نهایت، قابلیت اسکریپتنویسی آباکوس امکان پارامتریک کردن ابعاد پروفیلها را فراهم آورد، که این امر اتصال خودکار مدل به کد بهینهسازی MOPSO در متلب و تولید ساختارهای جدید را ممکن ساخت. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که با بهره گیری از بهینه سازی چند هدفه MOPSO میتوان به طور همزمان به افزایش قابل توجه سفتی پیچشی (32.10 درصد) و خمشی (33.79 درصد) سازه، نسبت به مدل اولیه قبل از بهینهسازی، دست یافت.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_3628_21d55da01460c97114815c6948363f9e.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-947515420250923Finite Element Analysis of Twist Rate Role in High Pressure Torsion Processتحلیل اجزاء محدود نقش سرعت چرخش در فرایند پیچش پرفشار253266363010.22044/jsfm.2025.16515.3993FAشکراللهناصریدانشجوی دکتری، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران.علی محمدرشیدیدانشیار، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران.0000-0003-2047-7175محمد حسینیاساستاد، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران.Journal Article20250714The main goal of this work was to partially fill the existing knowledge gap concerning the twiste rate sensitivity of plain carbon steed severe plastic deformed by high pressure torsion(HPT) process. In this regard the twist rate effect on torque-twist angle curve, maximum torque and failure equivalent strain was investigated using finite element analysis (FEA) with Abaqus software. The mechanical properties, flow stress equation, initial pressure of 300 MP and five different twist rates from 0.5 rad/s to 4 rad/s were aused as input data in the modeling of the HPT process. According to obtained results, the torque-twist angle diagram shifted towards lower values with increasing twist rate. The twiste rate sensitivity index was negative and depended on twist angle as M=-0.018φ. The modified Johnson-Cook equation was an excellent fit to the all torque-twist angle curves. The maximum torque and failure equivalent strain initially increased from 1177 to 1357 N.m and from 1.25 to 2.80, respectively, by increasing twist rate to 2 rad/s, and then decreased to1209 N.m and 2.63, respectively. The maximum value of failure equivalent strain obtained with FEA was 22%, 61% and 104% higher than the values calculated using von Mises, modified Hencky and Degtyarev equations, respectively.هدف کار حاضر پرکردن بخشی ازخلاء موجود در زمینهی شاخص حساسیت به نرخ پیچش فولاد ساده کربنی تحت تغییرشکل پلاستیک شدید با فرایند پیچش پرفشار بود. در این راستا اثر نرخ پیچش بر نمودار گشتاور-زاویه پیچش، گشتاور بیشینه و کرنش معادل شکست با روش تحلیل اجزاء محدود(FEA) مطالعه شد. خواص مکانیکی و معادله سیلان ماده، فشار اولیه MPa 300 و پنج نرخ پیچش متفاوت از rad/s 5/0تا rad/s 4 به عنوان دادههای ورودی مدلسازی به کار برده شدند. نتایج نشان دادند که با افزایش نرخ پیچش نمودار گشتاور-زاویه پیچش به سمت مقادیر پائینتر جابجا میشود. شاخص حساسیت به نرخ پیچش کمیتی منفی و به صورت M=-0.018φ به میزان پیچش وابسته بود. معادله اصلاح شده جانسون-کوک بر همه نمودارهای گشتاور-زاویه پیچش عالی برازش شد. با افزایش نرخ پیچش تا rad/s 2، گشتاور بیشینه از N.m 1177تا N.m 1357 و کرنش معادل شکست از 25/1 تا 80/2 افزایش یافت. افزایش بیشتر نرخ پیچش تا rad/s 4 موجب کاهش این دو کمیت به ترتیب تا N.m 1209 و 63/2 شد. بیشینه مقدار کرنش معادل شکست به دست آمده با FEA، نسبت به مقادیر محاسبه شده با معادلات فون میسز، هنکی اصلاح شده و داکتیارف به ترتیب 22، 61 و 104 درصد بیشتر بود.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_3630_7a2269a6f76b64f42ad0bbf2d46b17b2.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-947515420250923Investigating the Effectiveness of Turbulence Models in Numerical Simulation of Rocket Exhaust Plumeبررسی کارآیی مدلهای آشفتگی در شبیهسازی عددی ستون دود خروجی از موشک267279363110.22044/jsfm.2025.16058.3959FAحسینانصاریاندکترا، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران.مصطفیهادی دولابیدانشیار، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران.Journal Article20250411This study evaluates the effectiveness of various turbulence models for the numerical simulation of a solid rocket motor exhaust plume. The complex nature of plume flow includes compressibility effects, shock wave interactions, secondary combustion, and turbulence, all of which require accurate computational modeling. In this research, Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) methods are employed using ANSYS Fluent to analyze the plume flow field. Several turbulence models, including k-ε, k-ω, the modified SST k-ω, and adjusted versions of k-ε, are examined to predict shockwave locations and turbulence dissipation effects. The numerical results are validated against experimental data obtained from video analysis of static rocket motor firings. The findings indicate that the standard k-ε model generally provides better agreement with observed shock positions, also modifying the turbulent Mach number parameter in the k-ω model significantly improves plume structure prediction compared to the standard model. The study highlights that modifying turbulence models can enhance plume simulation accuracy, improving predictions of thermal radiation and infrared signatures for aerospace and defense applications. These findings are crucial for refining exhaust plume models used in missile signature analysis and launch vehicle design.در این مطالعه، کارآیی مدلهای مختلف آشفتگی برای شبیهسازی عددی ستون دود خروجی از یک موتور موشک سوخت جامد مورد ارزیابی قرار گرفته است. جریان ستون دود، شامل پدیدههای پیچیدهای مانند تراکمپذیری، برهمکنش امواج ضربهای، احتراق ثانویه و ناحیه آشفته است که نیاز به مدلسازی دقیق دارند. برای این منظور، از روشهای عددی مبتنی بر معادلات ناویر-استوکس میانگینگیریشده رینولدز و نرمافزار انسیس فلوئنت استفاده شده است. مدلهای آشفتگی k-ε و k-ω در نسخههای مختلف، از جمله مدل SST k-ω و چندین نسخه تعدیلشده از مدل k-ε برای پیشبینی ساختار جریان ستون دود به کار گرفته شدهاند. صحت نتایج عددی با دادههای تجربی حاصل از تصاویر آزمایشهای استاتیک موتور موشکی مقایسه شده است. نتایج نشان میدهند که مدل استاندارد k-ε بهطور کلی موقعیت امواج ضربهای را دقیقتر پیشبینی میکند، همچنین تغییر مقدار پارامتر عدد ماخ آشفتگی در مدل k-ω میتواند دقت نتایج را نسبت به مدل استاندارد بهبود دهد. این مطالعه نشان میدهد که اصلاح مدلهای آشفتگی میتواند دقت شبیهسازی ستون دود موشکی را بهبود بخشد و در نتیجه به مدلسازی دقیقتر تابش حرارتی و شناسایی موشک در کاربردهای مهندسی و نظامی کمک کند.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_3631_79e4c29934d3f82c261572ef8da1a6c1.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-947515420250923Numerical simulation of flow around an immersed cylinder in turbulence generated by a network of upstream cylinders.شبیهسازی عددی جریان حول یک استوانه غوطهور در آشفتگی تولید شده توسط شبکهای از سیلندرهای بالادست281296363210.22044/jsfm.2025.16124.3966FAثارالهعباسیدانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک ، دانشگاه صنعتی اراک، ایران.محمد متینآقا داوودیکارشناسی، دانشکده مهندسی مکانیک ، دانشگاه صنعتی اراک، ایران.Journal Article20250428This study aims to investigate the effect of incoming flow turbulence around a circular cylinder. To generate turbulence, an array of upstream circular cylinders was modeled, and its influence on the flow behavior around the main cylinder was analyzed. The flow was simulated using a two-dimensional, transient approach with the commercial software ANSYS Fluent, employing the k-ω SST turbulence model at a Reynolds number of 22,000. For validation, the results of the present study were compared with those of previous research, showing good agreement. The findings indicate that when the distance between the turbulence-generating cylinders and the main cylinder is 6D, the highest level of vortex interaction occurs, increasing the turbulence intensity around the main cylinder up to 0.9. Evaluation of the drag and lift coefficients shows that the drag coefficient decreases by approximately 76%, and the lift coefficient increases by nearly 13 times compared to the base case. These validated results highlight the potential of passive turbulence-generating arrays for flow control in bluff body applications and offer insight into drag reduction and mitigation of vortex-induced vibrations.در این مقاله هدف، بررسی اثر اغتشاشات جریان ورودی حول یک سیلندر دایرهای میباشد. به منظور ایجاد اغتشاش، شبکهای از سیلندرهای دایروی در بالادست یک سیلندر دایرهای مدلسازی شد و اثر آن بر رفتار جریان بررسی گردیده است. شبیهسازی جریان به صورت دوبعدی و گذرا با استفاده از نرمافزار تجاری Fluent Ansys و با بکارگیری مدل توربولانسی k-ω-sst در رینولدز 22000 انجام شده است. به منظور اعتبارسنجی، نتایج تحقیق حاضر با نتایج تحقیقات دیگر مقایسه گردیده است که تطابق خوبی مشاهده میشود. نتایج نشان میدهد که در حالتی که فاصله سیلندرهای شبکه تا سیلندر اصلی 6D باشد، بیشترین میزان گردابهها به سیلندر اصلی وارد میشود و اغتشاشات ایجاد شده حول سیلندر اصلی تا شدت آشفتگی 0.9 افزایش مییابد. بررسی ضریبپسا و ضریب برآ نشان میدهند که ضریبپسا در حالتی که فاصله سیلندرهای شبکه نسبت به سیلندر اصلی 6D است، %76 کاهش مییابد و ضریب برآ حدود 13 برابر افزایش مییابد. یافتهها، که با دادههای معیار اعتبارسنجی شدهاند، پتانسیل آرایههای اغتشاش غیرفعال را برای کنترل جریان در کاربردهای بدنهی ضخیم برجسته میکنند و بینشهایی در مورد کاهش نیروی پسا و کاهش ارتعاش ناشی از گردابه ارائه میدهند.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_3632_759fb583e81bb01eb1dd5ba5afb818ba.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-947515420250923Non-linear Modeling and Design of Control System for an Aero Gas Turbine Engine Using NARMA L-2 Neural Networkمدلسازی غیرخطی و طراحی سیستم کنترل برای یک توربین گاز هوایی با استفاده از شبکه عصبی مبتنی بر NARMA L-2297309363310.22044/jsfm.2025.15197.3904FAافشینولیمحمددانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران.مهدیجهرمیاستادیار، گروه مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران.یوسفعباسیاستادیار، گروه مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران.محسنشجاعیدانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران.عصاممحمددانشجوی دکتری، گروه مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران.Journal Article20241026Modeling the behavior of a gas turbine system and designing its control has always been of interest to researchers in this field. Proper modeling allows the implementation of a suitable controller on a dynamic system, and using suitable control, the system can be controlled in the best and safest way possible. In the design of gas turbine control, due to the existence of irreparable risks to the system, protective constraints must be observed. These risks include surge, turbine overheating, and flame extinction. In this study, a non-linear model of the J85 engine was initially built, and its results were validated with the Gasturb software. The validation results show that the maximum error for this engine in the compressor pressure ratio and turbine inlet temperature in transient conditions is 5 and 5.8 percent, respectively. Then, using the Narma L-2 neural network and the Min-Max protection constraints, a controller was designed for this system. The designed controller is able to maintain the surge limit at the idle to maximum speed maneuver above 5% and prevent turbine over temprature and flame-out, and its constant error value at the design point is zero.مدلسازی رفتار یک سیستم توربین گاز و طراحی کنترل برای آن همواره مورد توجه محققین این حوزه بوده است. مدلسازی مناسب سبب میشود که بتوان کنترلر مناسب بر روی سیستم دینامیکی پیاده نمود و با استفاده از یک کنترل مناسب میتوان سیستم را به بهترین و امنترین شکل ممکن کنترل کرد. در طراحی کنترل یک توربین گاز به دلیل وجود خطرات جبرانناپذیر برای سیستم میبایست قیود محافظتی را رعایت نمود. این خطرات شامل سرج، افزایش دمای بیش از حد توربین و خاموشی شعله است. در این پژوهش در ابتدا یک مدل غیرخطی از موتور J85 ساخته شده و نتایج آن با نرمافزار گزترب اعتبارسنجی شده است. نتایج اعتبارسنجی نشان میدهد که مقدار خطای بیشینه برای این موتور در نسبت فشار کمپرسور در و دمای ورودی توربین در شرایط گذرا به ترتیب 5 و 5.8 درصد است. در ادامه با بهرهگیری از شبکه عصبی Narma L-2 و معیار محافظتی Min-Max یک کنترلر برای این سیستم طراحی شده است. کنترلر طراحی شده قادر است تا حد سرج را در مانور سرعت آرام به سرعت بیشینه بالای 5 درصد حفظ کند و از دمای بیش از حد توربین و خاموشی شعله جلوگیری کند و همچنین مقدار خطای ماندگار آن در نقطه طرح صفر است.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_3633_b57de0121561ad2fe3e009963ab1c037.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-947515420250923Numerical investigation of the effect of opposing gas flow directions in adjacent cells on power generation and temperature distribution in a polymer electrolyte membrane fuel cellبررسی عددی تأثیر مخالفبودن جهت جریانهای گاز سلولهای مجاور بر توان تولیدی و توزیع دما در یک پیل سوختی غشا پلیمری311330362910.22044/jsfm.2025.15640.3935FAمحمد امینزیبائیکارشناسیارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران.جوادمحمودی مهردانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران.مسعودحامیدکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران.Journal Article20250121In polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs), increasing the current density can lead to non-uniform temperature distribution and, consequently, severe thermal gradients. In this regard, the present study numerically investigates the effect of various inlet gas flow directions on the thermal and electrochemical performance of two adjacent cells in a PEMFC. In this study, the governing equations are solved under steady-state, three-dimensional conditions using the finite volume method in ANSYS Fluent. The results indicate that the highest temperature gradients occur along the vertical (height) direction of the cell, while the lowest gradients are observed along the longitudinal direction. The study also reveals a conflict between the thermal and electrochemical performance of the cells, in which a decline in the other accompanies improvement in the criterion. A case study of five different flow configurations shows that the most uniform temperature distribution (i.e., the lowest thermal gradient) occurs when the flow directions in both cells and rows are the same (Case 1). In this configuration, the maximum temperature gradient difference compared to other cases is calculated to be 4.4 K/cm. In contrast, the highest current density is observed when the flow directions in both cells and rows are opposite (Case 5). The maximum difference in current density among the configurations is 0.29 A/cm² (equivalent to 30.21%), obtained at an operating voltage of 0.75 V.در پیل سوختی غشا پلیمری، افزایش چگالی جریان گاهی میتواند منجر توزیع غیریکنواخت دما و در نتیجه، گرادیانهای دمایی شدید شود. در همین راستا، این پژوهش بهصورت عددی به بررسی تأثیر جهتهای مختلف جریان ورودی گاز بر عملکرد حرارتی و الکتروشیمیایی دو سلول مجاور در یک پیل سوختی غشای پلیمری میپردازد. در این مطالعه، معادلات حاکم بهصورت پایا، سهبعدی و با نگرش حجم محدود در نرمافزار انسیس فلوئنت حلشدهاند. نتایج نشان میدهند که در تمامی حالتها، بیشترین گرادیان دما در راستای ارتفاع سلول و کمترین آن در راستای طولی ایجاد میشود. همچنین مشخص شده است که عملکرد حرارتی و الکتروشیمیایی سلولها همواره در نوعی تعارض عملکردی قرار دارند؛ بهگونهای که بهبود در یکی از شاخصها با افت در شاخص دیگر همراه است. مطالعه موردی پنج حالت مختلف از جهت جریان نشان میدهد که یکنواختترین توزیع دما (کمترین گرادیان دمایی) مربوط به حالتی است که جهت جریان در هر دو سلول و هر دو ردیف کاملاً یکسان و موافق باشد (حالت اول). در این حالت، بیشینه تفاوت گرادیان دمایی نسبت به سایر حالتها برابر با ۴٫۴ کلوین بر سانتیمتر محاسبه شده است. در مقابل، در حالتی که جهت جریان در هر دو سلول و در هر دو ردیف کاملاً مخالف یکدیگر باشد (حالت پنجم)، بیشترین مقدار چگالی جریان الکتریکی مشاهده میشود. اختلاف بیشینه چگالی جریان میان حالتهای مختلف برابر با ۰٫۲۹ آمپر بر سانتیمتر مربع (معادل ۳۰٫۲۱ درصد) بوده و این مقدار در ولتاژ کاری ۰٫۷۵ ولت بهدست آمده است.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_3629_fd98e1b51f60798262d2105e26cf4fb9.pdf