دانشگاه فردوسی مشهدعلوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک2008-918X28120170219Experimental and Numerical Flow Investigation through a Radial Flow Compressor Voluteمطالعۀ نظری و تجربی جریان در محفظۀ حلزونی کمپرسور جریان شعاعی1143188910.22067/fum-mech.v28i1.49279FAمحمد مجدمدانشگاه شهید بهشتیعلی حاجیلوی بنیسیصنعتی شریفJournal Article20150822An optimal design and fabrication of compressors requires flow investigation through the compressor components. Flow field inside the volute is fully three dimensional and turbulent. Better understanding of flow mechanism leads to improve the volute design procedure. In this research the experimental and numerical flow investigation through a radial flow compressor volute are performed to recognize flow field pattern and its effect on pressure loss. The whole compressor components are modeled and the flow field inside the volute is explored. Numerical studies are verified by measuring the pressures at different cross sections using pressure taps. Flow field investigation through volute cross sections at different operating range of the compressor is performed utilizing a five-hole probe. The experimental and numerical result differences for volute total pressure loss prediction are limited and decrease by mass flow rate increase. Flow field measuring results show the flow forced vortex structure at volute cross section. The effect of diffuser discharge on the fluid field in semi-external volute cross section is recognized as an extra pressure loss source in addition to creating the non-uniformity in velocity profile.بهمنظور طراحی بهینه و ساخت کمپرسورهای شعاعی، مطالعۀ میدان سرعت و فشار در اجزای این ماشین ها ضروری می نماید. جریان درون محفظه کاملاً سه بعدی و پیچیده است و می تواند عملکرد اجزای بالادست آن را تحت تأثیر قرار دهد. از اینرو مطالعۀ جریان در این جزء می تواند به طراحی بهینۀ آن و ارتقای عملکرد کمپرسور بیانجامد. در این پژوهش، مطالعۀ نظری و تجربی جریان محفظۀ کمپرسور گریز از مرکز در جهت بررسی ساختار جریان و تلفات ناشی از آن صورت می گیرد. مدلسازی عددی شامل استخراج هندسۀ کمپرسور موجود، مدلسازی اجزا، شبکه بندی و تحلیل جریان است. بهمنظور اعتبارسنجی مدل عددی، عملکرد محفظه با نصب حسگرهای فشار در مقاطع مختلف کمپرسور و ساختار میدان با استفاده از کاوشگر پنج راهه در مجرای محفظه بررسی می گردد. انحراف نتایج تجربی و عددی در پیشبینی افت فشار محفظه قابل قبول است و با افزایش دبی جرمی، این انحراف کاهش می یابد. نتایج میدان جریان، ضمن اینکه با دقت خوبی ساختار گردابۀ اجباری را در مقطع محفظه که از نوع نیمه خارجی است پیش بینی می کند، حاکی از تأثیر قابل توجه جریان خروجی از دیفیوزر بر ساختار جریان است که بهعنوان یکی از دلایل تلفات در این نوع محفظه ها نسبت به محفظه های خارجی در نظر گرفته می شود.دانشگاه فردوسی مشهدعلوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک2008-918X28120170219Direct Numerical Simulation of Supersonic and Transonic Compressible Viscous Flow by Kinetic Energy Preserving Schemeشبیهسازی عددی مستقیم جریان لزج تراکمپذیر گذر از صوت و مافوق صوت با استفاده از طرح حفظ مقدار انرژی جنبشی15303191310.22067/fum-mech.v28i1.30888FAصالح عباسی مودبیرجندمجید ملک جعفریانبیرجندJournal Article20140111Present paper investigates the numerical solution of two-dimensional unsteady compressible Navier-Stokes equations by a new scheme based on the finite volume method. Kinetic Energy Preserving (KEP) scheme is introduced for solving the supersonic and Transonic external compressible flow field on very fine grids (with a number of cells of the order of the Reynolds number) without artificial dissipation terms even in place of shock waves. It should be noted that the solution of flow field with this scheme in this range of speed, is presented for the first time. By discretization of the governing equations based on KEP scheme and elimination of dissipative effects, the Direct Numerical Simulation (DNS) of the flow is possible. The results of this solution for supersonic flow over flat plate and Transonic flow over the airfoil at low Reynolds numbers show that the KEP method can be presented stable and non-oscillatory solution by no artificial dissipation even in areas with shock waves. Therefore, the KEP method can be used for DNS of turbulent flows (without a modeling the turbulence phenomena itself).مقالۀ حاضر به بررسی حل عددی معادلات ناویر-استوکس تراکمپذیر در حالت ناپایا و دوبعدی بر پایۀ روش حجم محدود با طرحی جدید می پردازد. لذا طرح حفظ مقدار انرژی جنبشی (Kinetic Energy Preserving (KEP)) برای حل میدان جریان تراکمپذیر گذر از صوت و مافوق صوت خارجی روی شبکه های خیلی ریز (تعداد مش از مرتبۀ عدد رینولدز) بدون نیاز به جملات اتلاف مصنوعی، حتی در محل وقوع امواج ضربهای معرفی می گردد. لازم به ذکر است که حل میدان جریان با طرح مورد نظر در این محدوده از سرعت، برای اولین بار ارائه می شود. لذا با انفصال معادلات حاکم براساس طرح KEP و حذف اثرات اتلافی، شبیهسازی عددی مستقیم (Direct Numerical Simulation) جریان امکانپذیر میگردد. نتایج بهدست آمده از این حل، برای جریان مافوق صوت روی صفحۀ تخت و جریان گذر از صوت روی ایرفویل در اعداد رینولدز پایین نشان می دهد که روش KEP قادر است بدون هیچ اتلاف مصنوعی حتی در نواحی با امواج ضربهای، حلی پایدار و غیرنوسانی ارائه دهد. بنابراین می توان از روش KEP بهمنظور شبیهسازی عددی مستقیم جریان های آشفته (بدون نیاز به هیچگونه مدل سازی پدیدۀ آشفتگی) بهره برد.دانشگاه فردوسی مشهدعلوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک2008-918X28120170219Statistical Analysis of Piezoelectric Energy Harvesting in the Bridge Systemsبررسی آماری مقدار انرژی تولید شده از مبدل پیزوالکتریک متصل به پل31463194910.22067/fum-mech.v28i1.41606FAرضا فتحیدانشگاه تبریزمیرمحمد اتفاقدانشگاه تبریزJournal Article20141123One of the new methods for electrical powering of the bridge health monitoring systems is applying energy harvesting systems using bridge vibration. In this method, the piezoelectric material is employed for converting mechanical energy into electrical energy. The advantage of this method is based on not implementing the battery charging system. In previous research, some studies have been done on the energy harvesting from vibration of bridges, however, research on statistical analysis of produced power with considering uncertain vehicle type and specifications has not been considered. Therefore in this paper, after modelling the bridge-vehicle-piezoelectric system with complete vehicles uncertainties, the statistical analysis of produced voltage are carried out by Monte-Carlo simulation.یکی از روش های جدید برای تامین انرژی سیستمهای پایش سلامت پلها استفاده از انرژی مکانیکی است. در این روش با استفاده از مبدل پیزوالکتریک، انرژی ناشی از ارتعاشات پل به الکتریسته تبدیل میشود. مزیت این روش عدم نیاز به تعویض یا شارژ باتری سیستم پایش سلامت میباشد. در تحقیقات پیشین، مطالعاتی بر روی تولید انرژی از ارتعاشات پلها انجام شده است ولی تحقیقی در زمینهی بررسی آماری مقدار انرژی تولید شده با در نظر گرفتن نامعینی در نوع و خواص خودروهای عبوری از روی پل انجام نشده است. بنابراین در این مقاله، مقادیر آماری ولتاژ تولید شده بعد از مدلسازی مناسب پل-وسیله نقلیه و برداشت کننده انرژی در حضور تمامی نامعینیهای موجود در وسیله نقلیه با استفاده از روش مونتکارلو، استخراج شده است.دانشگاه فردوسی مشهدعلوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک2008-918X28120170219Determination of Optimal Pressure Path in Sheet Hydroforming Process using Simulated Annealing Methodتعیین مسیر فشار بهینه در فرآیند هیدروفرمینگ ورق بااستفاده از روش تبرید تدریجی1231313197010.22067/fum-mech.v28i1.41691FAعباس هاشمیدانشگاه تربیت دبیر شهید رجاییمحمد حسین پوردانشگاه تربیت دبیر شهید رجاییسید محمد حسین سیدکاشیدانشگاه بیرجند0000-0002-1544-0733Journal Article20141125In sheet metal forming processes, one-stage production of conical-cylindrical parts with high accuracy is very difficult due to wrinkling and rupturing. Hydrodynamic deep drawing assisted by radial pressure is one of the most applicable procedures in sheet hydroforming process on the point of producing conical-cylindrical parts. In this paper, forming pressure path is investigated as one of the most important parameters of this process. The optimized pressure path is obtained utilizing a new procedure by combination of the finite element method using ANSYS/LS-DYNA and an optimization method using simulated annealing.در فرآیندهای شکل دهی ورق، تولید قطعات مخروطی-استوانه ای در یک مرحله و با دقت بالا بهدلیل وجود عیوب چروکیدگی و پارگی بسیار دشوار است. یکی از کاراترین روش ها در میان فرآیندهای هیدروفرمینگ ورق بهمنظور تولید قطعات مخروطی- استوانه ای، روش کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی است. در این مقاله مسیر فشار شکل دهی بهعنوان یکی از مهمترین پارامترهای مؤثر در این فرآیند، مورد بررسی قرار گرفت و در یک روش جدید با ترکیب روش اجزای محدود با استفاده از نرمافزار انسیس و بهینهسازی با الگوریتم تبرید تدریجی، مسیر بهینۀ فشار بهدست آمد.دانشگاه فردوسی مشهدعلوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک2008-918X28120170219Simulation of the Forced Convection Heat Transfer Non-Newtonian Nanofluid, Aqueous Solution of Carboxymethyl Cellulose-Aluminum Oxide, in Slip Flow Regime Through a Microtubeشبیهسازی انتقال حرارت جابهجایی اجباری نانوسیال غیرنیوتنی محلول آبی کربوکسی متیل سلولز-اکسید آلومینیوم در یک میکرولوله در رژیم لغزشی47623200710.22067/fum-mech.v28i1.48222FAسید علی سجادی فردانشگاه آزاد نجف آبادآرش کریمی پوردانشگاه آزاد نجف آبادداود طغراییدانشگاه آزاد خمینی شهرJournal Article20150708At present study the flow and heat transfer of Non-Newtonian nanofluid, aqueous solution of carboxymethyl cellulose-Aluminum oxide with different volume fractions of nano particles in a two dimensional microtube is simulated for the first time. Slip velocity and temperature jump boundary conditions are also considered along the microtube walls. The achieved results accuracy is investigated by comparison with those of previous data. The results are presented as isothermal contours, Nusselt number and the profiles of temperature and velocity at different cross sections of the microtube. It is observed that Nusselt number increases with slip velocity coefficient and volume fraction of nano particles; while its rate is more sensitive at higher values of Reynolds number.در تحقیق حاضر جریان و انتقال حرارت نانوسیال غیرنیوتنی محلول آبی کربوکسی متیل سلولز- اکسید آلومینیوم با کسرحجمی های مختلف نانوذرات در یک میکرولولۀ دوبعدی شبیهسازی می شود. شرایط مرزی سرعت لغزشی و پرش دمایی روی دیوارۀ میکرولوله نیز درنظر گرفته می شود. اعتبار دادههای حاصل در مقایسه با داده های محققان پیشین مورد ارزیابی قرار میگیرد. نتایج حاصل بهصورت خطوط همدما، عدد ناسلت، پروفیل های دما و سرعت در مقاطع مختلف میکرولوله ارائه می گردد. مشاهده می شود که عدد ناسلت با افزایش ضریب لغزش و درصد حجمی نانو ذرات جامد افزایش مییابد و نرخ این افزایش در مقادیر بالای عدد رینولدز بیشتر است.دانشگاه فردوسی مشهدعلوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک2008-918X28120170219A Study of the Effect of Curvature of the Corner of Hole on Stress Concentration Caused by Uniform Heat Fluxبررسی تأثیر انحنای گوشۀ گشودگی بر تمرکز تنش ناشی از شار حرارتی63743203810.22067/fum-mech.v28i1.43711FAمحمد جعفریدانشگاه شاهرودمحمدباقر نظریدانشگاه شاهرودJournal Article20150123On the basis of the steady-state two-dimensional theory of thermoelasticity, stress field around various holes in infinite isotropic plate is discussed. The plate is subjected to uniform heat flux and thermal insulated condition along the hole boundary is assumed. by using the complex potential functions and by applying the conformal mapping and solving the integral equations, the effect of bluntness on stress distribution around the hole is studied. The used method is the expansion of the Goodier and Florence’s method. They used complex variable method for stress analysis of infinite isotropic plates with elliptical and circular holes. For simplicity of using the Cauchy integral formula, the infinite area external to the non-circular hole can be represented by the area outside the unit circle. The results obtained demonstrate the effect of bluntness on stress distribution around the holes.بر پایۀ تئوری ترموالاستیسیته دوبعدی حالت پایدار میدان تنش در اطراف گشودگی های مختلف در یک صفحۀ نامحدود همسانگرد مورد بررسی قرار می گیرد. صفحه در بی نهایت تحت جریان حرارتی یکنواخت است و مرز گشودگی مرکزی عایق است. بااستفاده از توابع پتانسیل مختلط و به کارگیری نگاشت همنوا و حلّ معادلات انتگرالی، تأثیر انحنای گوشۀ گشودگی بر توزیع تنش اطراف گشودگی مطالعه می شود. روش حل بر پایۀ بسط روش گودیر و فلورنس است. آنها از روش متغیّر مختلط برای تحلیل تنش ورق نامحدود همسان گوشۀ گرد حاوی گشودگی دایره ای و بیضی شکل استفاده کردند. برای سادگی استفاده از انتگرال کوشی ورق نامحدود شامل گشودگی غیردایروی به ناحیة درون دایره ای به شعاع واحد نگاشته می شود. نتایج حاصل نشان می دهند که انحنای گوشۀ گشودگی تأثیر بسزایی بر توزیع تنش دارد.دانشگاه فردوسی مشهدعلوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک2008-918X28120170219Simulation of Particle Motion in Non-Newtonian Fluids by Immersed Boundary Lattice Boltzmann Methodروش مرز غوطهور– شبکۀ بولتزمن برای شبیهسازی حرکت ذره در سیالات غیرنیوتنی75923207010.22067/fum-mech.v28i1.46922FAامین امیری دلوئیدانشگاه بجنوردمحمد حسن کیهانیدانشگاه شاهرودمحسن نظریدانشگاه شاهرودJournal Article20150520In the current study, the immersed boundary – non-Newtonian lattice Boltzmann method is developed for simulation of forces act on a particle and also for computation of the particle velocity in vicinity of non-Newtonian fluids. In this research, the effect of extra force due to accelerated mass is also considered in non-Newtonian particle motion equations. Two applied problems of power-law non-Newtonian fluid flow over a stationary cylinder with square cross-section and a square falling particle in non-Newtonian fluids with different shear-thinning and shear-thickening behaviour are investigated. Results indicate that the force act on stationary cylinder and ultimate velocity of falling particle will experience considerable increase and decrease with growth of power-law non-Newtonian behaviour index, respectively.در مطالعۀ حاضر روش ترکیبی مرزغوطهور- شبکۀ بولتزمن غیرنیوتنی برای شبیهسازی نیروهای وارد بر ذره و همچنین محاسبۀ سرعت حرکت ذره در مجاورت سیالات غیرنیوتنی مختلف، توسعه داده شده است. در این تحقیق، اثرات نیروی اضافی ناشی از وجود جرم شتابدار نیز در معادلات حرکت غیرنیوتنی ذره لحاظ شدهاند. دو مسئلۀ کاربردی شامل جریان سیال غیرنیوتنی توانی از روی سیلندر ثابت با سطح مقطع مربعی و سقوط یک ذرۀ مربعی در سیالات غیرنیوتنی با خواص مختلف رقیقبرشی و ضخیمبرشی بررسی شده است. نتایج نشان میدهند که نیروی وارد بر سیلندر در حالت ثابت و سرعت حد ذره در حال سقوط با افزایش شاخص رفتار غیرنیوتنی توانی بهترتیب افزایش و کاهش قابل ملاحظهای را تجربه خواهند نمود.دانشگاه فردوسی مشهدعلوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک2008-918X28120170219Analytical Modeling of a Counterflow Diffusion Flame of a Dust Cloudمدلسازی تحلیلی احتراق جریان متقابل نفوذی ابرذرات931103208010.22067/fum-mech.v28i2.51770FAمهدی بیدآبادیدانشگاه علم و صنعتمیلاد رمضانپوردانشگاه علم و صنعتعلیرضا خوئینی پورفردانشگاه علم و صنعتJournal Article20151128Diffusion Flame in a Dust cloud combustion in a Counterflow configuration is investigated in this research. It is presumed that the fuel particles vaporize first to yield a gaseous fuel to oxidize with the gas phase. The reaction rate is assumed to be of the Arrhenius type. Conservation equations for the non-unity Lewis number are solved and the flame temperature with the variations of different Lewis numbers of fuel and oxidizer is proposed. Furthermore, the variations of flame position with the variation of Lewis number are evaluated. It has been found that the flame temperature decreases with increasing of fuel and oxidizer Lewis numbers, which for rise of fuel Lewis number from 0.1 to1.4, the flame temperature decreases from 1943 to 1473K.در این پژوهش، مدلسازی احتراق جریان متقابل ابرذرات نفوذی مورد بررسی قرار گرفت. مدل ارائهشده مبتنی بر این فرض است که ذرات سوخت ابتدا تبخیر میشوند تا سوخت گازی را برای ورود به واکنش با اکساینده تولید نمایند. واکنش صورتگرفتۀ مفروض، از قانون آرنیوس پیروی میکند. معادلات بقا بهصورت تحلیلی حل شدند و دمای شعله برحسب تغییرات اعداد لوئیس سوخت و اکساینده ارائه شد. همچنین روند تغییر موقعیت شعله با تغییر اعداد لوئیس مورد ارزیابی قرار گرفت و مشخص شد که دمای شعله با افزایش اعداد لوئیس سوخت و اکساینده، کاهش مییابد بهطوریکه با افزایش عدد لوئیس سوخت از 1/0 تا 4/1، دمای شعله دریج از 1943 به 1473 درجۀ کلوین کاهش مییابد.دانشگاه فردوسی مشهدعلوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک2008-918X28120170219Experimental Determination of HT29 Cancerous Cell Surface Roughness by Atomic Force Microscopy to be Applied in Nanomanipulationتعیین تجربی زبری سطح سلول سرطانی HT29 با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی در جهت کاربرد در نانومنیپولیشن1111223193210.22067/fum-mech.v28i1.40826FAمحرم حبیب نژاد کورایمدانشگاه علم و صنعت ایرانهدیه بادکوبه هزاوهدانشگاه علم و صنعت ایرانمعین طاهریدانشگاه اراک0000-0001-6583-3925Journal Article20141101In this paper, surface roughness of HT29 cancerous is determined using topography images obtained by Atimic Force Microscopy (AFM). The mean radiuses of cell and substrate surface asperities are determined, based on results of conducted roughness analysis and Rabinovich roughness theory. These values have been applied in the equations of rough particle nanomanipulation dynamic model and the amounts of critical force and time are simulated. Based on results, the rolling mode is the dominant dynamic mode at the onset of cells movement and the analysis based on rabinovich model predict lower amounts of critical force and time compared to Rumpf model based analysis.در این مقاله زبری سطح سلول سرطانی HT29 با استفاده از تحلیل تصاویر توپوگرافی بهدست آمده توسط میکروسکوپ نیروی اتمی تعیین شده است. بر مبنای نتایج آنالیز زبری انجامشده و معادلات تئوری زبری رابینوویچ، شعاع متوسط برجستگی های سطح نمونه و سطح مبنا تعیین شده است. این مقادیر در روابط مدل دینامیک منیپولشن ذرات زبر وارد شده و مقادیر نیرو و زمان بحرانی منیپولیشن سلولها شبیهسازی شده است. برمبنای نتایج، مد غلتشی مد غالب در شروع به حرکت سلول است و تحلیل برمبنای مدل رابینوویچ نسبت به مدل رامپ مقادیر نیرو و زمان بحرانی کمتری را پیشبینی میکند.