دانشگاه فردوسی مشهدعلوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک2008-918X33120211222Thermoeconomic Optimization of a Superheated Kalina Cycle for Various Geothermal Source Temperatures in Iranبهینهسازی ترمواکونومیکی چرخۀ کالینای مافوق گرم برای دماهای مختلف منابع زمینگرمایی در ایران1164157910.22067/jacsm.2022.67824.1002FAاحسان امیری راددانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران.پریسا کاظمیانی نجف آبادیدانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران.0000-0003-3103-365XJournal Article20210108Geothermal sources are one of the renewable heat sources. In the present study, at first, the feasibility of using a superheated Kalina cycle to generate power by geothermal sources in Iran has been investigated. Using thermodynamic and thermoeconomic analyses, the effect of operating parameters including turbine pressure and water-ammonia concentration on the performance of the superheated Kalina cycle at a heat source temperature of 170˚C has been investigated. The results show that at a heat source temperature of 170˚C and a concentration of 65%, the highest net power of cycle occurs at turbine pressure of 28.33 bar and the lowest exergy cost of power generation happens at the pressure of 19.44bar. Also, at a constant pressure of 22 bar, the maximum net power and minimum exergy cost of power generation occur at the concentration of 66% and 70.33%, respectively. Finally, minimizing the exergy cost of power generation was selected as the objective function and the values of turbine pressure and water-ammonia concentration were optimized simultaneously using a genetic algorithm. Eventually, in order to achieve maximum performance, for different temperatures of geothermal sources in Iran optimal values of pressure and concentration were introduced in a table.<em>منابع زمینگرمایی یکی از منابع حرارتی تجدیدپذیر هستند. در مطالعة حاضر، ابتدا به امکانسنجی استفاده از یک چرخة کالینای مافوق گرم برای تولید توان از منابع زمینگرمایی در ایران پرداخته شدهاست. بااستفاده از تجزیه و تحلیل ترمودینامیکی و ترمواکونومیکی، تأثیر پارامترهای عملیاتی شامل فشار توربین و غلظت آب- آمونیاک بر عملکرد چرخة کالینای مافوق گرم در دمای منبع حرارتی </em><em>˚C</em><em>170 بررسی شدهاست. نتایج نشان میدهد در دمای منبع حرارتی </em><em>˚C</em><em>170 و غلظت 65%، بیشترین کار خالص چرخه در فشار توربین </em><em> bar</em><em>33/28 و کمترین هزینة اگزرژی تولید توان در فشار </em><em> bar</em><em>44/19 اتفاق میافتد. همچنین در فشار ثابت </em><em>bar</em><em>22، بیشینة کار خالص و کمینة هزینة اگزرژی تولید توان بهترتیب در غلظت %66 و غلظت %33/70 اتفاق میافتند. نهایتاً کمینه کردن هزینة اگزرژی تولید توان بهعنوان تابع هدف انتخاب شد و بااستفاده از الگوریتم ژنتیک مقادیر فشار توربین و غلظت آب- آمونیاک بهطور همزمان بهینه گردید. سرانجام، بهمنظور دستیابی به حداکثر عملکرد، برای دماهای مختلف منابع زمینگرمایی در ایران مقادیر بهینة فشار و غلظت در جدولی معرفی شد.</em>https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_41579_20e333bc6057991a4253aff131e5fe84.pdfدانشگاه فردوسی مشهدعلوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک2008-918X33120211222An Experimental Study of Crookes Radiometerمطالعۀ آزمایشگاهی عملکرد رادیومتر کروکس17344157610.22067/jacsm.2022.69609.1021FAاحسان روحیدانشکدۀ مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد.0000-0001-5739-3210رضا عرب پوردانشکدۀ مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهدJournal Article20210405This paper investigates and studies the vanes of radiometric pumps. An example of a radiometric pump is the Crooks radiometer, which consists of an airtight glass bulb containing a partial vacuum, with a set of vanes mounted on a spindle inside. One side of the vane is white, and the other side is black. In this study, for the first time, a mechanism to measure the temperature directly from hot and cold blades is considered. It is observed that the measured force is proportional to the temperature difference between the two blade ends, and this proportionality is linear. But this relationship is only valid up to the maximum temperature difference. The angular velocity of the blades was also measured by a laser tachometer. The measured velocity is used to calculate the force. This study has been performed in three parts. Part 1 (Laboratory): Designing and constructing a radiometer with different types of vanes. Part II includes the study and review of radiometric flow analysis and theories related to radiometric force. In the third part, a comparison of laboratory results and theories is reported. The tests were performed at four working pressures of 30 pa, 6 pa, 0.6pa, and 0.06 pa. These pressures represent the Knudsen numbers of 0.05, 0.1, 1 and 10 and different flow regimes, respectively. Maximum forces were observed at a pressure of 6 pa and maximum velocity at 0.6 pa, which is in a cooperative agreement with the theoretical data.<strong> </strong><strong> </strong><em>این مقاله به بررسی و مطالعۀ آزمایشگاهی عملکرد پرههای پمپهای رادیومتریک میپردازد. یک نمونه از</em><em> </em><em>این</em><em> پمپهای رادیومتریک، رادیومتر کروکس است که شامل محفظهای شیشهای شکل است که درون آن خلأ است. داخل این محفظۀ شیشهای پرههایی برروی یک سوزن قرار دارند. یک طرف از این پرهها بهصورت براق و سمت دیگر بهصورت تیره هستند. در این پژوهش برای اولینبار مکانیزمی برای تعیین دما بهصورت مستقیم از روی پرههای سرد و گرم درنظر گرفته شدهاست. مشاهده میشود که نیروی اندازهگیریشده با اختلاف دمای میان دو سر پره متناسب است و این تناسب بهصورت خطی است؛ اما این ارتباط تنها تا بیشینۀ اختلاف دما صادق است. سرعت زاویهای پرهها نیز توسط یک تاکومتر لیزری اندازهگیری شدهاست. برای محاسبۀ نیرو از سرعت اندازهگیریشده استفاده شدهاست. این مطالعه در سه بخش صورت گرفتهاست. بخش اول (آزمایشگاهی) ساخت یک نمونه رادیومتر کروکس است. بخش دوم شامل مطالعه و بازخوانی تحلیل جریان رادیومتریک و تئوریهای مربوط به نیروی رادیومتریک میباشد و در بخش سوم مقایسۀ نتایج آزمایشگاهی و تئوریهای موجود در قسمت آزمایشگاهی انجام شدهاست. </em><em>این آزمایش در چهار فشار کاری </em><em>30 pa</em><em>، </em><em>6 pa</em><em>، </em><em>0.6pa</em><em>، و </em><em>0.06 pa</em><em> انجام شدهاست. هر فشار بهترتیب نمایندۀ اعداد نودسن</em><em> </em><em>0.05، 0.1، 1 و 10</em><em> </em><em>و یک رژیم جریان است. بیشینۀ نیروها در فشار </em><em>6 pa</em><em> و بیشینۀ سرعت در فشار </em><em>0.6 pa</em><em> مشاهده شد که با دادههای تئوری تطابق خوبی دارد.</em>https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_41576_06be7ed7c9d81522304001c907ecb2cb.pdfدانشگاه فردوسی مشهدعلوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک2008-918X33120211222Investigation of Down-Draught Effect on The Thermal Comfort Indexes in The Building With Glazing Envelopeبررسی اثر پدیدۀ کوران برروی فاکتورهای آسایش حرارتی در ساختمانی با دیوار شیشهای35524147710.22067/jacsm.2021.70588.1030FAعلیرضا عرب سلغارگروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ولی عصر(عج) رفسنجان، ایران،a.arabsolghar@vru.ac.irنوروز حیدریگروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ولی عصر(عج) رفسنجان، ایران،محمد شفیعیگروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ولی عصر(عج) رفسنجان، ایران،0000-0002-1759-3397افشین ایرانمنشگروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ولی عصر(عج) رفسنجان، ایران،Journal Article20210525Employing large windows in the modern buildings is one the most popular approach among architects and buildings designers but the increase of energy consumption of the building due to down draught effects caused by large windows is one of the challenges against this type of design. Also, preventing of utilizing traditional heating system adjacent to the window is another concern of the approach. In this study, the use of forced convection heating system to mitigate the down-draught effects is simulated by computational fluid dynamic method for three different configurations of the warm air registers mounted (a) under the window; (b) alongside walls and (c) in mixed form under and above the window. The results were investigated by comparing air temperature and velocity distribution in the space and also the thermal comfort conditions were analyzed through Fenger model. The results showed that the third configuration of the inlet registers which they are installed beneath and above the window, is in satisfactory concord to ASHRAE standards and ISO 7730 such that at ankle and breathing height of sitting and standing position, the comfort condition indexes are in regular range of the standards.<strong> </strong><em>استفاده از پنجرههای بزرگ در ساختمانهای مدرن یکی از طرحهای محبوب در بین معماران و طراحان ساختمان است ولی افزایش مصرف انرژی در ساختمان بهدلیل تشدید درفت ناشی از پنجرههای بزرگ از جمله محدودیتها در مقابل اجرای این طرح میباشد.</em><em> </em><em>همچنین عدم امکان استفاده از سیستمهای گرمایشی سنتی در محل پنجرهها از مشکلات دیگر فرا روی اجرای این طرح میباشد. در این مطالعه رویکرد استفاده از سیستم </em><em>گرمایش جابهجایی اجباری با هدف </em><em>کاهش اثرات کوران در قالب سه چیدمان مختلف از دمندۀ هوای گرم که دارای جانمایی الف) در زیر پنجره، ب) در دیوارهای جانبی و ج) بهصورت ترکیبی در زیر و بالای پنجره قرار گرفتهاست بااستفاده از تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی شبیهسازی شدهاست. بررسی نتایج بااستفاده از مقایسۀ توزیع دما و توزیع سرعت هوا برای هر سه چیدمان انجام شد و همچنین آنالیز آسایش حرارتی بااستفاده از مدل فنگر برای هر سه حالت انجام گرفت. نتایج نشان دادند که حالت سوم با داشتن دمندۀ ترکیبی که در آن از دمندههایی در پایین و بالای پنجره استفاده شدهاست دارای مطابقت قابل قبولی با استانداردهای آسایش حرارتی اشری و </em><em>ایزو 7730</em><em> است، بهطوریکه در ارتفاع حساس مچ پا و ناحیۀ تنفسی در حالت نشسته و ایستاده، شاخصهای مورد تحلیل در آسایش حرارتی </em><em>در محدودۀ تعریفشدۀ استاندارد قرار گرفتهاست.</em>https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_41477_05852ac9d6112acc9f2460a19fea11a5.pdfدانشگاه فردوسی مشهدعلوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک2008-918X33120211222Numerical Simulation of Cranial Bone Perforation Process Using Water Jetشبیهسازی عددی فرآیند سوراخکاری استخوان جمجمه توسط جت آب53704160010.22067/jacsm.2022.73148.1070FAشاهدالسادات علویدانشگاه اصفهان، دانشکدۀ فنی مهندسی، گروه مهندسی مکانیک.مسعود ضیائی راددانشگاه اصفهان، دانشکدۀ فنی مهندسی، گروه مهندسی مکانیک.نیما جمشیدیدانشگاه اصفهان، دانشکدۀ فنی مهندسی، گروه مهندسی پزشکی.Journal Article20211123In this paper, the problem of perforation of the human cranial bone surface in the shape of a hemisphere using a water jet is numerically simulated in three dimensions. The simulation involves both the flow and heat transfer of the impinging water jet, and surface perforation process. The volume of fluid method was used to model the jet two-phase flow, and Johnson-Cook equation in finite element method was applied for perforating the bone surface. The obtained results show that the pressure and friction coefficients on the surface depend on the nozzle distance from the surface, and the pressure at the stagnation point increases as the nozzle distance decreases. Also, by increasing the nozzle distance, local Nusselt number along the hemisphere radius as well as maximum Nusselt decreases at the stagnation point. The effect of nozzle diameter on pressure and friction coefficients was also investigated and found that the pressure at stagnation point is increased by the nozzle diameter. The change in the jet velocity also showed that a 20% change in velocity has no significant effect on the pressure and friction coefficients, while increases the Nusselt number. In modeling the perforation process, actual properties and coefficients of bone material, such as Poisson's coefficient and Young's modulus were used. Comparison of on-site stress distribution based on Tresca and von Mises criteria showed that according to the proposed parameters, the perforation is performed properly.<em>در این مقاله، مسئلۀ سوراخکاری سطح استخوان جمجمۀ انسان بهشکل نیمکره بااستفاده از جت آب بهصورت عددی شبیهسازی سهبعدی شدهاست. شبیهسازی شامل هر دو بخش جریان و انتقال حرارت جت آب برخوردی و فرایند تراشهبرداری سطح میشود. برای مدلسازی جریان دو فازی جت، از روش حجم سیال و برای سوراخکاری سطح استخوان، از معادلات جانسون- کوک در روش اجزای محدود استفاده شدهاست. نتایج بهدستآمده نشان میدهد که ضرایب فشار و اصطکاک روی سطح برخورد، بستگی به فاصلۀ نازل از سطح دارند و فشار با کمتر شدن فاصلۀ نازل از سطح در نقطۀ سکون افزایش مییابد. همچنین با افزایش فاصلۀ نازل از سطح، عدد ناسلت محلی در امتداد شعاع نیمکره و ماکزیمم ناسلت در نقطۀ سکون هر دو کاهش مییابند. اثر قطر نازل بر ضرایب فشار و اصطکاک نیز بررسی شد و دیده شد که فشار با افزایش قطر نازل در نقطۀ سکون افزایش خواهد یافت. تغییر سرعت جت نیز نشان داد که تغییر 20 درصدی این سرعت، اثر قابل توجهی بر ضرایب فشار و اصطکاک ندارد، ولی عدد ناسلت را افزایش میدهد. در مدلسازی فرایند سوراخکاری سطح استخوان، از خواص و ضرایب واقعی جنس استخوان ازجمله ضریب پوآسن و مدول یانگ استفاده شد. مقایسۀ توزیع تنش ایجادشده در محل با دو معیار ترسکا و فون مایزز نشان میدهد که براساس پارامترهای پیشنهادی، سوراخکاری بهطرز مطلوبی انجام میپذیرد.</em>https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_41600_e58df0f7db391e5cab3290e8996ba12b.pdfدانشگاه فردوسی مشهدعلوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک2008-918X33120211222Numerical Analysis of Fuel Injection Impacts on Thrust-Vectoring in a Dual Throat Nozzleتحلیل عددی تأثیر تزریق سوخت بر بردار نیروی پیشران موتور جت با نازل دارای دو گلوگاه71924164410.22067/jacsm.2022.73868.1077FAمحمد رضا سلیمیاستادیار، پژوهشگاه هوافضا، تهران، ایرانرسول عسکریدکتری هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایرانمجید حسنیدانشگاه هوایی شهید ستاری، تهران، ایرانJournal Article20211209Today, the Dual-throat Nozzles are known as one of the most effective approaches for fluidic thrust vectoring. The present study investigates the performance of a dual throat fluidic thrust-vectoring nozzle. The impacts of fuel secondary injection on performance parameters including discharge coefficient, system thrust ratio, pitch thrust-vector angle, pitch thrust-vectoring efficiency, thrust-to-mass-flow ratio and thrust-loss percentage are presented. Injection of seven different fuels including methane, ethane, propane, octane, diesel fuel, kerosene and gasoil have been investigated. Both reacting and non-reaction conditions have been studied. The results show that heavier fuels provide higher discharge coefficients. On the other hand, light fuels have higher thrust ratios. In the non-reacting conditions, diesel fuel and octane have the largest thrust-vector angle,. In general, light fuels offer a better performance in terms of thrust ratio, thrust-vectoring efficiency and thrust-to-mass-flow ratio, whereas heavy fuels have a better performance in terms of discharge coefficient, thrust-vector angle and thrust-loss percentage.<em>یکی از مؤثرترین روشهای تغییر بردار پیشرانش موتورهای جت، استفاده از نازل دارای دو گلوگاه و تزریق سوخت در گلوگاه بالادستی میباشد. پژوهش حاضر به بررسی عملکرد یک سیستم کنترل بردار تراست با هندسۀ نازل دارای دو گلوگاه میپردازد. تأثیر تزریق جانبی سوخت بر پارامترهای عملکردی نازل شامل ضریب تخلیه، ضریب تراست، زاویۀ برداردهی، بازدهی برداردهی، نسبت تراست به دبی جرمی و درصد افت تراست مورد مطالعه قرار گرفتهاست. در این پژوهش تزریق هفت سوخت مختلف شامل متان، اتان، پروپان، اکتان، سوخت دیزل، کروسین و نفتگاز بهصورت عددی مورد مطالعه قرار گرفتهاست. نتایج نشان میدهند که تزریق سوختهای سنگینتر موجب ایجاد ضریب تخلیۀ بالاتری میگردد؛ اما بیشترین زاویۀ برداردهی در جریان غیراحتراقی توسط سوخت دیزل و اکتان ایجاد میشود. بهطور کلی میتوان گفت که تزریق سوختهای سبک از نظر ضریب تراست، بازدهی برداردهی و نسبت تراست به دبی جرمی عملکرد بهتری دارند، ولی سوختهای سنگین از نظر ضریب تخلیه، زاویۀ برداردهی و درصد افت تراست بهتر میباشند.</em>https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_41644_b726df4309eea8e5d84a88c75532be4c.pdfدانشگاه فردوسی مشهدعلوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک2008-918X33120211222Cooling of lithium-ion battery assemblies using nanofluids by heat sinkخنککاری مجموعه باتریهای لیتیوم-یون بااستفاده از نانوسیال توسط چاه حرارتی111934166010.22067/jacsm.2022.74025.1075FAاکرم جهانبخشیدانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایرانافشین احمدی ندوشندانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران0000-0003-4345-9527مرتضی بیارهدانشکده فنی و مهندسی،دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران0000-0002-1821-3771Journal Article20211205In the present study, the cooling of a pack of lithium-ion batteries in micro-channel heatsink with wavy microtubes was investigated in the presence of silver/water-ethylene glycol (50:50) nanofluid. ANSYS FLUENT software and SIMPLE method are used to solve the equations and coupling of velocity and pressure fields. The results show that this system can maintain the lithium-ion temperature between 295 and 305 K. At all studied concentrations, the maximum temperature difference at the surface is 5 and 7 K, respectively. It is also found that increasing the nanofluid concentration provides a more uniform temperature. At higher Reynolds numbers, although the temperature distribution is more uniform, increasing the nanofluid concentration has no significant effect. For example, at Re = 300, the improvement of surface temperature uniformity is 4.5% with increasing the concentration from zero to 1%. On the other hand, an increment in the Reynolds number has a negative effect on the pumping power of the coolant. Also, the rate of thermal and frictional entropy generation decreases with the volume fraction of nanoparticles, so that at a concentration of 1%, the rate of reduction of frictional entropy relative to pure fluid is 9%.<em>در </em><em>پژوهش</em><em> حاضر خنککاری مجموعهای از باتریهای لیتیوم- یون (انباره)، توسط چاه حرارتی (</em><em>heat sink</em><em>) میکروکانالی دارای میکرولولههای موجیشکل بههمراه</em><em> نانوسیال نقره- (آب- اتیلن گلیکول50%) بررسی شدهاست. برای حل معادلات و کوپل میدان سرعت و فشار، از نرمافزار انسیس- فلوئنت</em><em> </em><em>و روش سیمپل (</em><em>Simple</em><em>) استفاده شدهاست. نتایج نشان میدهد، </em><em>این سیستم میتواند دمای انبارۀ لیتیوم- یون را بین 295 تا 305 درجۀ کلوین حفظ کند و در تمام غلظتهای مطالعهشده، ماکزیمم اختلاف دمایی در سطح انباره، بهترتیب 5 و 7 درجۀ کلوین است. همچنین مشخص شد که افزایش غلظت نانوسیال دمای یکنواختتری را برای انباره فراهم میآورد و</em><em> در رینولدزهای بالاتر، اگرچه توزیع دما یکنواختتر است اما افزایش غلظت نانوسیال اثر محسوسی ندارد، مثلا ًدر 300</em><em>Re =</em><em> با افزایش غلظت از صفر تا 1%، بهبود یکنواختی دمای سطح 5/4% است. از طرفی افزایش عدد رینولدز بر قدرت پمپاژ سیال خنککننده تأثیر منفی دارد. همچنین نرخ تولید آنتروپی حرارتی و اصطکاکی با افزایش کسر حجمی نانوذرات کاهش مییابد بهطوریکه در غلظت </em><em>1%</em><em> میزان کاهش آنتروپی اصطکاکی</em><em> </em><em>نسبتبه سیال خالص برابر 9% است.</em>https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_41660_074773cb7bb0968e9b437db1ccc8424e.pdf