@article { author = {Ghassemi, hasan}, title = {Hydrodynamic Analysis of Marine Propeller for an Underwater Vehicle}, journal = {Journal Of Applied and Computational Sciences in Mechanics}, volume = {21}, number = {2}, pages = {1-20}, year = {2010}, publisher = {Ferdowsi University of Mashhad}, issn = {2008-918X}, eissn = {2423-6519}, doi = {10.22067/fum-mech.v21i2.8286}, abstract = {An algorithm based on the Boundary Element Method (BEM) is employed to evaluate the hydrodynamic performance of the marine propeller used in an underwater vehicle (UV). Since UVs are operating at two different working conditions (surface and submerged conditions), thus the drag force and propeller performance are different.In this paper the analysis of the hydrodynamic performance at two submerged and surface conditions is presented. From the propulsor designer view point, marine propeller should provide the highest possible thrust, minimum torque and the highest efficiency. A High Skew Propeller (HSP) of 5-bladed is chosen for running the underwater vehicle. This propeller is operating at the stern of the hull, where the inflow velocity to the propeller is non-uniform. The main dimensions of the propeller are predicted based on the given required thrust and the defined operating condition. The calculation results show that the pressure and the hydrodynamic characteristics of the HSP at open water are in a good agreement with the experimental data.It is concluded that the presented method is a practical numerical tool to obtain the hydrodynamic characteristics of the propeller for the underwater vehicles.}, keywords = {}, title_fa = {تحلیل هیدرودینامیکی سیستم پیش برنده پروانهای برای یک شناور زیرسطحی}, abstract_fa = {با استفاده از الگوریتم روش المان مرزی، تحلیل هیدرودینامیکی برای سیستم پیش برنده پروانهای یک شناور زیرسطحی، ارائه شده است. شناورهای زیرسطحی، عموماً در دو شرایط عمقی و سطحی حرکت میکنند، لذا نیروی مقاوم و راندمان عملکرد شناور در این دو شرایط متفاوت است. در این مقاله، با استفاده از روش المان مرزی تحلیل هیدرودینامیکی پروانه در دو شرایط سطحی و عمقی، مورد بررسی و تحلیل قرار می گیرد. از نقطه نظر طراحان، پروانه‌ی هر شناور باید دارای نیروی محوری (تراست) لازم برای غلبه بر نیروی مقاومت آب، کمترین گشتاور و در عین حال بالاترین راندمان را داشته باشد. پروانه اسکیودار 5 پره ای برای شناور زیرسطحی انتخاب شده است. این پروانه در پاشنه‌ی شناور کار می‌کند؛ در محلی که جریان ورودی به پروانه غیریکنواخت است. با استفاده از نیروی محوری مورد نیاز در سرعت طراحی مورد نظر، ابعاد هندسی پروانه پیش‌گویی شده است. نتایج محاسبات، شامل توزیع فشار و عملکرد هیدرودینامیکی (تراست، گشتاور، راندمان) پروانه در شرایط اوپن واتر و شرایط واقعی به دست آمده است. نتایج، نشان می‌دهد راندمان پروانه در شرایط عمقی، بیشتر از شرایط سطحی می‌باشد. توزیع فشار و عملکرد هیدرودینامیکی پروانه در شرایط اوپن واتر با نتایج تجربی نشان می‌دهد، نتایج محاسبات با روش حاضر رضایت بخش و مطلوب است.}, keywords_fa = {}, url = {https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_28175.html}, eprint = {https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_28175_4ee24323554dc7e1f5761f017d34257b.pdf} } @article { author = {Akbarinasab, mohamad and Ketabdari, mohamad javad}, title = {A Computer Model to Determine Regime and Power of Tides}, journal = {Journal Of Applied and Computational Sciences in Mechanics}, volume = {21}, number = {2}, pages = {21-30}, year = {2010}, publisher = {Ferdowsi University of Mashhad}, issn = {2008-918X}, eissn = {2423-6519}, doi = {10.22067/fum-mech.v21i2.8296}, abstract = {In this study a numerical model was developed to determine the tidal regime and its power in any location of the seas and the oceans. The methodology employed is firstly to use the measured water level data for a limited period and then to use the least square method and low pass FIR filter with a suitable cut frequency, to calculate components and phases of tides. Next by using the calculated amplitudes of tidal components the tide form number of the study area is calculated. In this way the type of tide of the area and its efficient component and astronomical period is determined. Finally using these information as well as gravity acceleration and water density the tidal power is estimated. In a case study the change of water level was measured in Bandar Abbas Coast of Persian Gulf for 29 days. Then using the developed model the tidal power in the study area was estimated. Considering this power it can be decided if devices for absorbing tidal energy can be economical to install in this area}, keywords = {}, title_fa = {مدل عددی جهت تعیین رژیم وتوان جزر و مد}, abstract_fa = {در این تحقیق، مدلی عددی تهیه شده است که توسط آن می‌توان رژیم جزر و مد در منطقه‌ای دلخواه از آب‌های دریاها را تشخیص و سپس توان آن‌ را محاسبه کرد. روش کار در برنامه‌ی تهیه شده، بدین ترتیب است که ابتدا با استفاده از داده‌های ثبت شده‌ی تراز آب برای مدت مشخص به روش آنالیز کم‌ترین مربعات و فیلتر FIR پایین گذر با فرکانس قطع مناسب، مؤلفه ها و فازهای اصلی جزر و مد محاسبه می‌شوند. سپس با استفاده از دامنه مؤلفه‌های محاسبه شده، عدد کشند منطقه به دست می‌آید. در نتیجه، نوع کشند منطقه شناسایی شده و با شناسایی مؤلفه‌ی موثرتر و با داشتن پریود نجومی این مؤلفه، شتاب جاذبه‌ای زمین و چگالی آب، توان جزر و مد منطقه، محاسبه می‌گردد. در یک مطالعه‌ی موردی، اطلاعات تراز سطح آب خلیج فارس در سواحل بندرعباس برای مدت 29 روز برداشت گردید. سپس به کمک مدل توان جزر و مد منطقه محاسبه گردید. با توجه به این توان، می‌توان نصب دستگاه‌های جاذب جزر و مد برای استحصال انرژی را در ناحیه از نظر اقتصادی مد نظر قرار داد.}, keywords_fa = {}, url = {https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_28238.html}, eprint = {https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_28238_060e1c59045ef3b3224796ed71633b85.pdf} } @article { author = {Haidari, mojtaba and Mahjob, saied and Harirbafan, Abrahim and Matlabi, Amir}, title = {Estimation of Thrust Stand Structure Fatigue Life Under Solid Motors Random Vibrations Effects}, journal = {Journal Of Applied and Computational Sciences in Mechanics}, volume = {21}, number = {2}, pages = {31-46}, year = {2010}, publisher = {Ferdowsi University of Mashhad}, issn = {2008-918X}, eissn = {2423-6519}, doi = {10.22067/fum-mech.v21i2.8288}, abstract = {Successful development, evaluation, and qualification of propulsion systems such as turbojet and turbofan engines and rocket motors require the measurement of the performance and reliability of these systems. Thrust stands or testers are instruments for solid and liquid motors test. In this paper, a method for calculation of solid motors random vibrations effects on a thrust stand structure is developed. At first some Power Spectral Density (PSD) of three kinds of solid motors has been calculated by MATLAB codes. Then a typical thrust stand which has been designed based on special dynamics principles, has been modeled in Solidworks and transferred to ANSYS. In ANSYS, the modal and spectral analysis of the structure has been done. Then each motor's PSD has been applied on structure separately and maximum stress has been determined by ANSYS codes. Followed by structure fatigue life has been estimated by a formula derived from compound of Miner's cumulative fatigue damage ratio equation and Gaussian distribution curve. The results show that the amount of PSD at first frequencies has significant effect on structure fatigue life and it is not possible to reach to a conclusion about the vibrations effect, just based on maximum motor thrust.}, keywords = {}, title_fa = {تخمین عمر خستگی یک سازه تراست استند تحت اثر ارتعاشات اتفاقی موتورهای سوخت جامد}, abstract_fa = {به منظور سنجش دقت عملکرد موتور موشک ها و راکت ها آن‌ها را در دستگاهی به نام تستر(تراست استند) آزمایش می‌کنند. در این مقاله، شیوه ای جهت محاسبه ی اثرات ارتعاشات اتفاقی موتورهای سوخت جامد بر روی سازه ی تستر ارائه شده است. در ابتدا نمودارهای PSD، سه نوع موتور سوخت جامد با استفاده از اطلاعات تراست-زمان آن‌ها توسط نرم افزار MATLAB محاسبه شده است.سپس سازه ی استندی که بر اساس اصول دینامیکی خاصی طراحی شده، در Solidworks مدلسازی و به نرم افزار ANSYS ، انتقال داده شده است. در ANSYS سازه آنالیز مودال شده و سپس تحلیل طیفی صورت گرفته است. PSD هر موتور جداگانه بر سازه اعمال شده و تنش حداکثر بدست آمده است. آن گاه توسط رابطه ای که از ترکیب منحنی توزیع احتمال گوس و رابطه ی ماینر استخراج شده، عمر خستگی سازه تخمین زده شده است. مقادیر PSD در فرکانس‌های اولیه ی سازه، تأثیر زیادی در مقدار عمر خستگی سازه دارد و بر اساس حداکثر نیروی تراست موتور، نمی توان در مورد اثرات ارتعاشی آن اظهار نظر کرد.}, keywords_fa = {}, url = {https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_28279.html}, eprint = {https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_28279_6b8a88eb6490894d73be1cf9de3b7211.pdf} } @article { author = {Elyasi, majid and Zoghipour, poya and بخشی, بخشی M. Bakhshi and Gorji, aAbdolmajid}, title = {Analysis of Geometry and Thickness Distribution in a New Hydroforming Die for Cylindrical Stepped Tubes}, journal = {Journal Of Applied and Computational Sciences in Mechanics}, volume = {21}, number = {2}, pages = {47-58}, year = {2010}, publisher = {Ferdowsi University of Mashhad}, issn = {2008-918X}, eissn = {2423-6519}, doi = {10.22067/fum-mech.v21i2.8291}, abstract = {Seamless tubular components with various cross sections, such as cylindrical, conical, and square cross section stepped tubes, are mainly produced in a tube hydroforming process. In forming those parts with this process, achieving shapes with sharp corners, requires an increase in the internal pressure. This may cause local thinning and bursting at the tube corners. The authors propose a new hydroforming die set in which the die corner filling is improved for cylindrical stepped tubes. In the new die, the forming of tube consists of two steps of bulging and final forming. In this paper, the effect of pressure path on thickness distribution and geometry of stepped tubes are studied by finite element simulation and experiment. The results in this paper illustrate that the bulging pressure and the pressure-axial feeding of the final forming stage influence the desired final geometry and that the proper selection of these parameters affects on the deformed part geometry. It is also shown that in the new die set it is possible to produce a sound part with uniform thickness distribution along the wall side.}, keywords = {}, title_fa = {بررسی هندسه و توزیع ضخامت در یک قالب جدید هیدروفرمینگ لوله‌های پله‌ای استوانه ‌های شکل}, abstract_fa = {قطعات لوله‌ای بدون درز با مقاطع گوناگون مانند لوله‌های پله‌ای استوانه‌‌های، مخروطی و با مقطع مربعی عموماً با فرآیند هیدروفرمینگ لوله تولید می‌شوند. در شکل‌دهی آن قطعات با این فرآیند، دستیابی به شکل‌هایی با گوشه‌های تیز، مستلزم افزایش فشار است. این افزایش فشار، موجب نازک شدگی و پارگی احتمالی در گوشه قطعه خواهد شد. نویسندگان مقاله، طراحی یک قالب جدیدی را ارائه نموده اند که منجر به بهبود پرشدگی گوشه‌ی قالب در فرآیند هیدروفرمینگ لوله‌های پله‌ای استوانه‌های گردیده است. در قالب جدید، شکل‌دهی لوله، شامل دو مرحله‌ی بالج و نهایی است. در این مقاله، اثر مسیر فشار بر هندسه و توزیع ضخامت لوله در قالب جدید به‌طور تجربی و شبیه سازی اجزای محدود مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج به‌دست آمده، نشان داد که شکل هندسی مطلوب نهایی، وابسته به فشار مرحله‌ی بالج و نحوه‌ی اعمال فشار و تغذیه‌ی محوری در مرحله‌ی نهایی است و انتخاب مناسب این پارامترها بر روی شکل هندسی قطعه‌ی به‌دست آمده‌ی تأثیر دارد. همچنین نشان داده شد که در قالب جدید می‌توان به محصولی با توزیع ضخامت یکنواخت در طول دیواره دست یافت.}, keywords_fa = {}, url = {https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_28315.html}, eprint = {https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_28315_eb10b6923e38b2ddaa357822cc2a8c11.pdf} } @article { author = {khalili, maryam and Fereshteh-Saniee, framarz and Poursina, mehrdad}, title = {Estimation of Load and Elongation in the Four-Blow Fullering Process}, journal = {Journal Of Applied and Computational Sciences in Mechanics}, volume = {21}, number = {2}, pages = {59-70}, year = {2010}, publisher = {Ferdowsi University of Mashhad}, issn = {2008-918X}, eissn = {2423-6519}, doi = {10.22067/fum-mech.v21i2.8292}, abstract = {The fuller die, which is used for elongated components, is a type of perform die employed in the closed-die forging process. In this research, using the finite-element method and the model test technique, both the required load and material flow are studied for the four-blow fullering operation. The experiments are conducted using lead as the model material and steel tools. Comparison of the numerical predictions and experimental results show a good agreement between them. For the extension of various process variables, FEM simulations are performed using ANSYS commercial software. Then, by means of linear regression and based on the finite-element results, some useful relationships are proposed for prediction of elongation, sideways spread and the required load for the four-blow fullering process. The designers can use the results of this investigation for prediction of elongation, sideways spread and fullering load instead of time consuming and expensive experiments}, keywords = {}, title_fa = {برآورد نیرو و ازدیاد طول در فرآیند فولرینگ چهارضربه ‏ای}, abstract_fa = {یکی از انواع قالب‎های پیش‏فرم در آهنگری قالب بسته، قالب فولر است. در این تحقیق با استفاده از روش اجزاء محدود و انجام آزمایش‎های مدل، به مطالعه جریان فلز و نیروی لازم در فرآیند فولرینگ چهارضربه‏ای پرداخته می‎شود. برای انجام این آزمایش‎ها از سرب به عنوان مادّه مدل بیلت و از قالب‎های فولادی به عنوان ابزار استفاده می‎شود. صحت نتایج حاصل از شبیه‎سازی فرآیند به روش اجزاء محدود از مقایسه‌ی این نتایج با نتایج تجربی موجود تعیین می‎گردد. از آن‌جایی که آزمایش‎های تجربی دارای محدودیت در ابعاد هستند، جهت افزایش دامنه‌ی متغیرها از شبیه‎سازی به روش اجزاء محدود و به کمک نرم‎افزار تجاری Ansys استفاده می‎شود. سپس با استفاده از رگرسیون خطی و با تکیه بر نتایج حاصل از شبیه‎سازی، روابطی برای پیش‎بینی توزیع طولی و عرضی مواد و هم‌ چنین نیروی مورد نیاز برای فرآیند فولرینگ چهارضربه‎ای به‎دست می‎آید. نتایج حاصل از این تحقیق به طراحان کمک می‎کند تا به جای صرف هزینه و زمان، ابعاد بیلت را پس از انجام فرآیند و نیروی مورد نیاز، طی فرآیند فولر چهار‎ضربه‎ای را به سادگی پیش‎بینی نمایند.}, keywords_fa = {}, url = {https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_28350.html}, eprint = {https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_28350_2d64ae57ec5d701ab596b4870a9bfb94.pdf} } @article { author = {Meigounpoory, mahmod reza and Atefi, gholamali and Niazmand, hamid}, title = {Analytical Investigation of Slip Effects on Boundary Drag in Flow Around of a Nano Spherical Particle at Low Reynolds Numbers}, journal = {Journal Of Applied and Computational Sciences in Mechanics}, volume = {21}, number = {2}, pages = {71-88}, year = {2010}, publisher = {Ferdowsi University of Mashhad}, issn = {2008-918X}, eissn = {2423-6519}, doi = {10.22067/fum-mech.v21i2.8293}, abstract = {In this paper, Oseen differential equation and continuity equations are solved for viscous flow around a stationary sphere using Lamb relations for velocity and pressure components. It is assumed that the tangential stress is proportional to the slip velocity on the surface. Slip considerably affects the tangential and radial velocity profiles such that increasing slip at a given Reynolds number delays flow separation and inflect point creation in velocity profiles. Slip effects on total drag coefficient at lower Reynolds number are relatively limited. Increasing slip on the surface decreases the shear drag coefficient, while the radial drag coefficient increases. At full-slip conditions, shear drag coefficient is basically zero and radial drag coefficient reaches its maximum value. Therefore, it is concluded that flow around the spherical nano particle at full-slip condition is not equal to potential flow around the spherical particle.}, keywords = {}, title_fa = {بررسی تحلیلی تأثیر لغزش برمقاومت مرزی جریان حول نانو ذره کروی در اعداد رینولدز پایین}, abstract_fa = {در این مقاله حل معادله‌ی دیفرانسیلی اوسین و معادله‌ی پیوستگی برای جریان یک سیال لزج حول یک نانو ذره کروی ساکن به کمک روابط لمب برای مؤلفه‌های سرعت و فشار صورت می گیرد. تنش برشی بر روی سطح متناسب با سرعت لغزش فرض می شود. لغزش، تأثیر عمده ای روی پروفیل‌های سرعت شعاعی و محیطی می گذارد؛ بدین صورت که در یک عدد رینولدز معین با افزایش لغزش احتمال جدایش جریان و ایجاد نقطه عطف روی پروفیل‌های سرعت کم می‌شود. اثر لغزش بر مقاومت کل در اعداد رینولدز پایین‌تر کمتر است. با افزایش لغزش روی سطح، ضریب پسای ناشی از تنش برشی کاهش یافته و ضریب پسای ناشی از تنش نرمال زیاد می‌شود؛ به طوری‌که در شرایط لغزش کامل، ضریب پسای تنش برشی به صفر نزدیک می‌شود و ضریب پسای ناشی از تنش نرمال به حداکثر خود می‌رسد. این امر، مبین عدم برابری جریان حول کره در حالت لغزش کامل و جریان پتانسیل حول کره است.}, keywords_fa = {}, url = {https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_28385.html}, eprint = {https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_28385_151aeb37d6d74a0a8432dcba8da658a3.pdf} } @article { author = {Tahani, masod and Mirzababaee, s.mehdi}, title = {Analytical Solution of Electromechanical Coupling Effect on Interlaminar Stresses at Free-Edges of Angle-Ply Piezoelectric Laminates under Mechanical Loading}, journal = {Journal Of Applied and Computational Sciences in Mechanics}, volume = {21}, number = {2}, pages = {89-108}, year = {2010}, publisher = {Ferdowsi University of Mashhad}, issn = {2008-918X}, eissn = {2423-6519}, doi = {10.22067/fum-mech.v21i2.8294}, abstract = {In this paper, an analytical solution is presented to consider the effect of electromechanical coupling on the interlaminar stresses at the free-edge of an angle-ply piezoelectric laminated plate. To this end, a variational approach is used to investigate the free-edge effect in a long laminated piezoelectric plate under uniform axial strain. A comparison of coupled and uncoupled piezoelectric analysis is performed using the second-order shear deformation plate theory. The analytical solutions are discussed and compared with numerical results available in the literature. It is found that the interlaminar stresses at the free-edge are significantly higher in the coupled case for cross-ply laminates, whereas the coupling effect for the symmetric angle-ply laminate is of minor significance}, keywords = {}, title_fa = {حل تحلیلی اثر کوپلینگ الکترومکانیکی بر روی تنش های برون صفحه ای در لبه های آزاد چند لایه های پیزوالکتریک زاویه دار تحت بارگذاری مکانیکی}, abstract_fa = {در این مقاله، یک حل تحلیلی برای بررسی اثر کوپلینگ الکترومکانیکی بر روی تنشهای بین لایه‌ای در لبه آزاد ورق چند لایه پیزوالکتریک زاویه دار ارائه گردیده است. به همین منظور با استفاده از یک روش تغییراتی، به تحقیق در مورد اثر لبه آزاد در یک ورق چند لایه پیزوالکتریک با طول نامحدود و تحت کرنش طولی یکنواخت پرداخته شده است. با به کارگیری تئوری تغییر شکل برشی مرتبه‌ی دوم، مقایسه‌ای بین تحلیل چند لایه پیزوالکتریک در دو حالت کوپل و غیر کوپل انجام شده است. هم‌چنین حل‌های تحلیلی به‌دست آمده با نتایج عددی موجود، مورد مقایسه و بحث قرار گرفته است. نتایج به‌دست آمده حاکی از آن است که تأثیر کوپلینگ الکترومکانیکی بر تنش‌‌های بین لایه ای در لبه آزاد چند لایه‌ی متعامد، خیلی بیشتر از چند لایه‌ی زاویه‌دار است.}, keywords_fa = {}, url = {https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_28427.html}, eprint = {https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_28427_06d9b6079ac55955b55f151de03c57dd.pdf} } @article { author = {Ghadiri Dehkordi, behzad and Adibi, poyan}, title = {Optimization and Numerical simulation of an Engine Mixer for CNG fuel}, journal = {Journal Of Applied and Computational Sciences in Mechanics}, volume = {21}, number = {2}, pages = {109-128}, year = {2010}, publisher = {Ferdowsi University of Mashhad}, issn = {2008-918X}, eissn = {2423-6519}, doi = {10.22067/fum-mech.v21i2.8295}, abstract = {In this paper, Fluent software is used to study the flow behavior of methane and air in a CNG-air mixer. Analyses were carried out on various designs to investigate the effect of engine speed on the λ. The design was optimized for throat size, number and size of the holes at the throat circumference. The prototypes were manufactured based on optimized dimensions that were obtained from CFD analyses. The experiments have been done on the prototypes in order to verify the results obtained from CFD analyses. The results show that the performance of the optimized design was good and the decrease of engine power was about 10% and the pollutants such as CO and HC in the gas mode in comparison with the gasoline mode were decreased 100% and 79% respectively.}, keywords = {}, title_fa = {شبیه سازی عددی میکسر موتور با سوخت CNG و بهینه سازی آن}, abstract_fa = {در این مقاله، شبیه سازی عددی جریان مخلوط هوا و گاز در میکسر موتور دوسوخته کاربراتوری توسط نرم افزار فلوئنت در طراحی های مختلف و با استفاده از شاخص پارامتر انجام شده است. به منظور ایجاد استوکیومتریک برای به‌سوزی سوخت و کاهش میزان آلاینده ها تغییراتی در هندسه‌ی میکسر اولیه‌ی موتور دوسوخته پراید کاربراتوری- به عنوان نمونه- ایجاد شده است. تغییرات در قطر گلویی، قطر سوراخ‌های ورودی گاز و تعداد آن‌ها در سرعت‌های مختلف (دورهای مختلف موتور) درنظرگرفته شده اند. پس از شبیه سازی میکسر با طراحی های مختلف و یافتن نحوه‌ی تأثیر هرکدام از پارامترهای ذکر شده بر میزان ، آن‌هایی را که از نظر شبیه سازی مناسب تشخیص داده شده اند. برای تأیید نتایج تئوری، ساخته و مورد تست قدرت و سنجش آلودگی قرار گرفته اند. نتایج تست، همگی مؤید نتایج تئوری بوده و در بهینه ترین حالت، طراحی مناسبی با قابلیت‌های عملکردی نزدیک به کارکرد بنزینی و کاهش درصد افت قدرت به میزان 10% و نیز کاهش میزان آلاینده های CO (100%) و HC (79%) در خروجی حالت گازسوز نسبت به حالت بنزین سوز می باشند}, keywords_fa = {}, url = {https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_28464.html}, eprint = {https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_28464_ca6e7cf4bcb04c1d7798508735e1030a.pdf} }