پژمان رستگار راجعونی، احمدرضا رحمتی،
دوره 40، شماره 1 - ( 6-1400 )
چکیده
به‌منظور شبیه‌سازی جریان چندفازی در حضور میدان الکتریکی با استفاده از روش شبکه بولتزمن از سه تابع توزیع استفاده می‌شود که دو تابع توزیع به‌منظور استفاده از مدل مبتنی بر میدان فاز هی- چن- ژانگ و یک تابع توزیع به‌منظور حل میدان پتانسیل است. در ابتدا با استفاده از قانون لاپلاس و آزمون رهاسازی قطره توانایی برنامه کامپیوتری در اعمال کشش سطحی سنجیده شده است. نتایج حاصل نشان میدهد که برنامه عددی حاضر، قادر است نیروی کشش سطحی تنظیمی را به‌خوبی مدل کند. سپس با استفاده از شبیه‌سازی ناپایداری رایلی- تیلور توانایی برنامه کامپیوتری در اعمال نیروهای حجمی سنجیده شده است که نشان میدهد نتایج برنامه عددی نوشته شده با نتایج عددی موجود در مراجع همخوانی نزدیکی دارد. در این پژوهش برای اولین بار، اثر حضور میدان الکتریکی بر قطره غوطه‌ور در یک سیال دیگر و به‌علاوه حضور قطره در محیط متخلخل با استفاده از روش شبکه بولتزمن بررسی شده است. بدین‌منظور ابتدا حرکت قطره در اثر اختلاف‌پتانسیل در محیط‌های متخلخل و غیرمتخلخل بررسی شده است. پس از مدل‌سازی حرکت قطره در اثر اختلاف‌پتانسیل، دو میدان الکتریکی در جهت عکس یکدیگر به قطره وارد شده است تا تغییر شکل قطره بررسی شود. سپس با اعمال تست‌های مختلف نشان داده شده است که در یک اختلاف‌پتانسیل مشخص، قطره پس از تغییر شکل زیاد، تجزیه شده و به قطرات کوچک‌تر تقسیم می‌شود. تجزیه قطرات در یک امولسیون پیش مخلوط، تکنیکی رایج در تولید قطرات مونودیسپرس است. وجود قطرات مونودیسپرس در یک امولسیون باعث بهبود خواص فیزیکی از نظر کارشناسان علم پلیمر می‌شود
بشیر موحدیان عطار، مصطفی صادقی گوغری،
دوره 40، شماره 1 - ( 6-1400 )
چکیده
تعیین دقیق پاسخ سازه‌ها تحت بارهای دینامیکی از جمله بار زلزله نقش بسزایی در طراحی ایمن و اقتصادی سازه‌ها دارد. هدف این مقاله، بهره‌گیری از یک روش حل جدید بر مبنای استفاده از توابع پایه نمایی برای تحلیل دینامیکی تیر برنولی در مقابل تحریک‌های تکیه گاهی است. این روش نخستین بار در حل مسائل انتشار موج اسکالر و با عنوان روش گام به گام باقیمانده وزنی زمانی معرفی شد. پاسخ مسئله در روش پیشنهادی به‌صورت یک سری متشکل از توابع پایه نمایی با ضرایب ثابت مجهول در نظر گرفته شده و پیشروی حل در زمان بدون نیاز به گسسته‌سازی مکانی تیر و با استفاده از یک رابطه بازگشتی مناسب برای اصلاح ضرایب پایه‌های نمایی انجام می‌شود. به منظور اعمال تحریک زلزله نیز ابتدا با استفاده از رابطه تفاوت محدود مرکزی، تاریخچه شتاب زلزله به تاریخچه جابه‌جایی تبدیل می‌شود. در ادامه تاریخچه جابجایی به‌عنوان شرط مرزی دریشله متغیر در زمان به تیر اعمال می‌شود. در این مطالعه، قابلیت‌های روش پیشنهادی در حل چند مسئله نمونه از ارتعاش تیرهای تک و چند دهانه تحت انواع تحریک‌های تکیه گاهی از جمله تغییرات شتاب زلزله با نتایج سایر روشهای موجود، مقایسه شده است.
محمد عزیزپوریان، نیما نورمحمدی،
دوره 40، شماره 1 - ( 6-1400 )
چکیده
در این مقاله تحلیل خمش ورق کامپوزیت لایه‌ای غیرهمگن در صفحه به‌صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به ضخامت نسبتاً زیاد، از تئوری میندلین که تغییر شکل برشی در ضخامت را به‌صورت خطی در نظر می‌گیرد استفاده می‌شود. معادله دیفرانسیل حاکم بر تعادل مسئله به‌صورت انتگرال وزنی ارضاء می‌شود. توابع پایه برای تخمین پاسخ، چند جمله‌ای‌های چبی‌شف نوع اول بوده و وزن‌های مورد استفاده نیز از جنس توابع نمایی هستند. با توسعه فرمول‌بندی در یک ناحیه مجازی مستطیلی در برگیرنده سطح ورق، امکان محاسبه انتگرال وزنی به‌صورت ترکیب خطی تعدادی انتگرال یک‌بعدی و نرمال شده وجود دارد که سرعت عملیات را بسیار بالا می‌برد. به‌منظور صحت‌سنجی روش ارائه شده، مثال‌هایی از ورق کامپوزیت لایه‌ای همگن و ناهمگن با انواع جهت‌گیری الیاف و شرایط تکیه‌گاهی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به‌دست آمده با جواب‌های حاصل از روشهای تحلیلی و نیز حل عددی از نرم‌افزارهای تجاری تطابق خوبی دارد که کارایی روش پیشنهادی را نشان میدهد.
یوسف ملاپور، اسماعیل پورسعیدی، حسن شایانی جم، امید پدرام،
دوره 40، شماره 1 - ( 6-1400 )
چکیده
عوامل خورنده در حضور بار مکانیکی در پره‌های کمپرسور توربین گازی پدیده‌هایی چون خوردگی حفره‌ای، ترک خوردگی تنشی و خستگی خوردگی را به‌وجود می‌آورند. بر اثر تماس ذرات ساینده و مواد خورنده، سطح پره‌ها حفره‌دار شده که منشأ بروز ترک‌ها هستند. بنابراین ضروری است با شناخت مکانیسم آن، از وقوع آن در صورت امکان جلوگیری کرد. هدف اصلی این مقاله بررسی عددی و تجربی رشد حفره خوردگی در فولاد زنگ نزن 450 custom و دستیابی به مقادیر کرنش در حفره در حال رشد است. در این راستا ابتدا نمونه خمش دو نقطه‌ای ساخته شده و به کمک آزمون پتانسیو استاتیک تحت پتانسیل 350 mVsce در محلول 3/5 درصد وزنی سدیم کلرید قرار می‌گیرد تا نمونه در محل خمش بیشینه دچار خوردگی حفره‌ای شود. سپس حفره‌های رشد یافته مورد بررسی عددی قرار می‌گیرد. به کمک روش همبستگی تصاویر دیجیتال، کرنش در محل حفره‌ها محاسبه شده و رابطه‌ای برای تخمین زمان کرنش بیشینه در حفره‌های خوردگی به‌دست آمده است. بنابراین با داشتن کرنش بیشینه جهت رشد حفره پیش‌بینی می‌شود. در انتها با شبیه‌سازی فرایند حفره‌دار شدن نمونه بدون تنش تحت پتانسیل 350 mVsce در محلول 3/5 درصد وزنی سدیم کلرید در نرم‌افزار کامسول، تغییرات غلظت یون‌های ایجاد شده، تغییرات پتانسیل الکتریکی و چگالی جریان خوردگی در حفره نشان داده می‌شود. پتانسیل با پیشروی در عمق کاهش یافته و چگالی جریان خوردگی در عمق 18 میکرومتری بیشینه مقدار خود را دارد. بدین‌ترتیب بدون نیاز به امکانات پیشرفته آزمایشگاهی برای روبش و تحلیل سطح، می‌توان اطلاعات مفیدی از شرایط خوردگی سطح به‌دست آورد.
حسن اسدی گرجی، اردشیر کرمی محمدی،
دوره 40، شماره 1 - ( 6-1400 )
چکیده
رفتارهای پیچیده غیرخطی مانند حرکت آشوبناک، اثرات نامطلوب و مخربی بر سیستم‌های دینامیکی دارند. در این تحقیق رفتار غیرخطی ورق ویسکوالاستیک مستطیلی با لبه‌های مفصلی، تحت اثر جریان آیرودینامیکی مافوق صوت مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته و نتایج با ورق الاستیک غیرخطی مقایسه شده است. معادلات ورق با استفاده از تئوری ورق کلاسیک به‌دست آمده و از روابط کرنش- جابه‌جایی ون- کارمن نیز به‌منظورملاحظه اثرات غیرخطی هندسی استفاده شده است. مدل کلوین ویت برای توصیف خاصیت ویسکوالاستیک و "تئوری شبه پایای پیستون مرتبه اول" نیز به‌منظور مدل‌سازی جریان آیرودینامیکی مافوق صوت به‌کار گرفته شدند. معادلات حرکت ورق از روش لاگرانژ استخراج و سپس با روش رایلی- ریتز گسسته‌سازی شد. معادلات با استفاده از روش رانگ کوتای مرتبه چهار حل و برای بررسی رفتار دینامیکی ورق، مقادیر ویژه سیستم و نیز نمودارهای پاسخ زمانی، فضای فازی، نگاشت پوانکاره، طیف توانی و نمودار چندشاخگی مورد مطالعه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان میدهد که در برخی نسبت‌های منظری، آستانه وقوع فلاتر در ورق ویسکوالاستیک پایین‌تر از ورق الاستیک است. از سوی دیگر با افزایش پارامتر کنترلی، به‌جای رفتارهای پیچیده غیرخطی مانند آشوب در ورق الاستیک، در ورق ویسکوالاستیک رفتارهای ساده‌تری نظیر حرکت پریودیک رخ میدهد.
احمدرضا رحمتی، احسان کاشی،
دوره 40، شماره 2 - ( 11-1400 )
چکیده
در مقاله حاضر، یک مدل شبکه بولتزمن دوفازی با درنظر گرفتن نیروهای بین ذرات نانوسیال درنظر گرفته شده است. با درنظر گرفتن نانوسیال آب-اکسید آلومینیوم در یک محفظه به‌همراه تولید حرارت داخلی، انتقال حرارت جابه‌جایی آزاد مورد بررسی قرار گرفته است. برای فهمیدن مکانیزم بهبود انتقال حرارت در نانوسیالات در مقیاس ذرات، از روش شبکه بولتزمن به‌دلیل مزیتهای منحصر به‌فردی که این روش دارد، استفاده شده است. با درنظر گرفتن یک مدل دوجزئی شبکه بولتزمن، بهبود انتقال حرارت نانوسیالات با درنظر گرفتن نیروهای موجود بین ذرات نانو و سیال پایه، بررسی شده است. تأثیر نیروهای بین ذرات، درصد حجمی نانوذرات (0-0/05) و عدد رایلی داخلی و خارجی (106-103) در انتقال حرارت نانوسیال و پخش ذرات درون هندسه مورد نظر، بررسی شده است. نتایج نشان میدهد که عدد ناسلت متوسط با افزایش درصد حجمی نانوذرات و عدد رایلی افزایش پیدا می‌کند. اضافه شدن تولید حرارت داخلی به سیال پایه یا نانوذرات به‌صورت جدا بررسی و مقایسه شده‌اند. مشخص شد که درنظر گرفتن تولید حرارت داخلی در سیال پایه باعث تغییر بیشتری در میدان دما و درنظر گرفتن آن در نانوذرات باعث تغییر بیشتر در میدان جریان می‌شود.
فرهاد حسینلو،
دوره 40، شماره 2 - ( 11-1400 )
چکیده
امروزه بسیاری از مدل‌های پیچیده، به‌طور معمول مدل‌های اجزای محدود، در تحلیل سازه سکوهای جکتی استفاده شده‌اند. با این حال، این مدل‌های فراگیر و جامع به راحتی در عرف مهندسی (یعنی در عمل) به‌خصوص در مرحله طراحی اولیه به‌راحتی مورد قبول واقع نمی‌شوند. از آنجا که تحلیل دینامیکی سکوهای جکتی بسیار پیچیده است، ایجاد یک روش محاسباتی ساده برای ارزیابی عملکرد دینامیکی چنین سازه‌هایی بسیار سودمند خواهد بود. در این کار از یک مدل ساده اصلاح شده برای محاسبه پاسخهای دینامیکی سکوهای جکتی استفاده شده است. در این راستا، برای غلبه بر مشکل عدم اطمینان در مدل‌سازی، از ساده‌سازی مدل مبتنی بر داده‌های مودال ارتعاشی و معادله تیر تیموشنکو استفاده شده است. با توجه به روش برازش منحنی روی مجموعه توابع پاسخ فرکانسی برای استخراج پارامترهای مودال، از مفهوم چگالی طیف توان نیز برای تأیید مدل محاسباتی پیشنهادی استفاده شده است. در این راستا، ابتدا رفتار مدل فیزیکی در حوزه فرکانس ارائه و سپس با نتایج طیفی اخذ شده از مدل ساده شده براساس تیر تیموشنکو مقایسه شده است. چون تست مودال مدل فیزیکی تحت نیروی نویز سفید انجام گرفته است، لذا پاسخهای دینامیکی مدل ساده شده نیز تحت نیروی نویز سفید با نرم‌افزار متلب استخراج شده است. در این مقاله، یک مدل ریاضی کاربردی تولید شده است، و نشان داده شده است که مدل ساده اصلاح شده میتواند ویژگی‌های واقعی سازهای را منعکس کند.
فاطمه حیدر قیطاقی، محمد حسین قدیری راد، مجید کاظمی،
دوره 40، شماره 2 - ( 11-1400 )
چکیده
استفاده از اعضای سازهای نامنشوری برای بهینه‌سازی هزینه و مقاومت در حال افزایش است. در شرایط یکسان، مقاطع اعضا در سازه‌های فولادی نازک‌تر از سازه‌های بتنی است، بنابراین تحلیل کمانشی در سازه‌های فولادی از اهمیت بیشتری برخوردار است. تعیین بار بحرانی ستون‌هایی که ممان اینرسی در طول آنها متغیر است با استفاده از روش تحلیلی، زمان زیادی از کاربر می‌گیرد. در این مقاله تحلیل کمانشی ستون‌های نامنشوری فولادی با ممان اینرسی متغیر در طول ستون با بهره‌جویی از روش بدون شبکه پتروف-گالرکین انجام شده است. در این روش نیازی به شبکه‌بندی مسئله نیست و با توزیع تعدادی گره به صورت منظم یا نامنظم، دامنه و مرزهای مسئله مشخص می‌شود. تغییرات ممان اینرسی در طول ستون با استفاده از یک تابع توانی با ضریب نامنشوری و توان متغیر مدل‌سازی شده است. برای گسسته‌سازی معادلات دیفرانسیل حاکم بر رفتار کمانشی ستون‌ها، از تابع درونیاب شعاعی و برای برقراری شرایط مرزی ستون از روش جریمه (پنالتی) استفاده شده است. مقایسه نتایج عددی روش پیشنهادی با نتایج روشهای تحلیلی نشان میدهد که روش بدون شبکه در محاسبه بار کمانشی ستون‌های نامنشوری، از دقت بسیار بالایی برخوردار است. در ادامه، به کمانش ستون‌های ماهیچه‌ای با بار محوری متغیر در طول ستون به‌عنوان یک نمونه ستون پرکاربرد در مهندسی عمران برای نشان دادن کارایی روش پیشنهادی پرداخته شده است. در پایان، اثر پارامترهای مختلف از جمله غیریکنواخت بودن بار و نحوه تغییرات تدریجی ممان اینرسی در طول ستون، روی بار کمانشی ستون بررسی شده است.
محمد نعمتی، محمد سفید، محمد صالح برقی جهرمی، رامین جهانگیری،
دوره 40، شماره 2 - ( 11-1400 )
چکیده
در کار حاضر اثر میدان مغناطیسی، تغییرات زاویه تمایل محفظه و شکل نانوذره بر میدان جریان و انتقال حرارت جابه‌جایی طبیعی نانوسیال آب- آلومینا با وجود تولید/ جذب حرارت یکنواخت درون محفظه ربع دایره‌ای شکل به روش شبکه بولتزمن بررسی شده است. دیواره منحنی و دیواره‌های مورب محفظه به‌ترتیب در دمای ثابت سرد و گرم قرار دارند. کسر حجمی نانوذره، صفر، 0/02 و 0/04، عدد هارتمن صفر، ۱۵، ۳۰، ۴۵ و ۶۰، ضریب تولید/ جذب حرارت ۵-، صفر و ۵+ و زاویه تمایل 45، 13۵ و 225 درجه، در نظر گرفته شده‌اند. دقت بالای نتایج حاصل شده در مقایسه با مطالعات قبلی، درستی برنامه نوشته شده به زبان فرترن را تایید کرد. نتایج نشان میدهد در تمامی حالات، افزایش عدد هارتمن منجر به کاهش سرعت و قدرت جریان سیال درون محفظه می‌شود که این تأثیر برای در زاویه ۲۲۵ درجه، کمترین است. همچنین افزایش قدرت میدان مغناطیسی به‌طور میانگین منجر به کاهش 28 ، 23 و 7 درصدی عدد ناسلت متوسط به‌ترتیب برای زوایای ۴۵، ۱۳۵ و ۲۲۵ درجه می‌شود. ضریب تولید/ جذب حرارت پارامتر تعیین کنندهای بر میزان اثربخشی میدان مغناطیسی و افزودن نانوذرات است. به‌طور میانگین، تولید حرارت منجر به کاهش ۷۱، ۹۸ و ۱۴۵ درصدی عدد ناسلت متوسط به‌ترتیب برای زوایای ۴۵، ۱۳۵ و ۲۲۵ درجه می‌شود. در حالت کلی کمترین مقدار عدد ناسلت متوسط مربوط به زاویه ۲۲۵ درجه است ولی تأثیر افزودن نانوذرات در افزایش عدد ناسلت متوسط در این زاویه، بیشترین است. عموماً افزایش درصد نانوذره، به‌طور میانگین منجر به افزایش ۱۲ درصدی عدد ناسلت متوسط می‌شود. تأثیر شکل نانوذرات با افزایش کسر حجمی مشهودتر است. بیشترین مقدار انتقال حرارت مربوط به نانوذره استوانه‌ای شکل بوده که در این حالت عدد ناسلت متوسط به‌طور میانگین در حدود ۶ درصد بیشتر از حالت کروی است.
پرویز گیلاوند، حمیدرضا حیدری،
دوره 40، شماره 2 - ( 11-1400 )
چکیده
در این مقاله، تاثیر نانوسیال آب-اکسید‌آهن (Fe3O4) بر انتقال حرارت یک کانال در حضور میدان مغناطیسی متغیر عمود بر جریان، با ایجاد موانع به‌صورت محوری با استفاده از مدل تک‌فازی مخلوط مطالعه می‌شود. اثرات میدان مغناطیسی با نوشتن کدهایی به معادلات حاکم بر فروسیال اضافه شده و هندسه مسئله در نرم‌افزار Gambit 2.4 تولید و شبکه‌بندی می‌شود. شبکه حاصل به‌صورت سه‌بعدی تشکیل شده و معادلات دیفرانسیل غیرخطی حاکم بر مسئله نیز براساس روش حجم محدود با کمک نرم‌افزار فلوئنت تحلیل می‌شود. همچنین اثر پارامترهایی نظیر اثر موانع در مسیر جریان، عدد بی‌بعد شدت میدان مغناطیسی و عدد بی‌بعد رینولدز بر انتقال حرارت مطالعه شده است. نتایج نشان میدهد، ایجاد موانع در مسیر جریان باعث اغتشاش در جریان سیال شده، که این اغتشاش باعث افزایش انتقال حرارت کلی می‌شود. همچنین اعمال میدان مغناطیسی بر نانوسیال مغناطیسی سبب نفوذ لایه مرزی خنک در قسمت‌های مرکزی کانال شده و با افزایش شدت میدان مغناطیسی نفوذ این لایه نیز افزایش می‌یابد. در نتیجه مقدار عدد ناسلت و انتقال حرارت افزایش یافته که این بهبود انتقال حرارت و عدد ناسلت با افزایش عدد رینولدز بیشتر می‌شود.
امین پنجه باشی نقش، کاوه اسماعیلی ترکانپوری،
دوره 40، شماره 2 - ( 11-1400 )
چکیده
یکی از روشهای جدید برای تأمین انرژی سیستم‌های الکتریکی کم مصرف، استفاده از انرژی مکانیکی ارتعاشات سازه‌ها است. در این روش با استفاده از مبدل پیزوالکتریک، انرژی ناشی از ارتعاشات به الکتریسته تبدیل می‌شود. مزیت این روش عدم نیاز به تعویض یا شارژ باتری وسیله الکتریکی است. در این مقاله به بررسی برداشت انرژی توسط یک تیر یکسر گیردار ساخته شده از جنس مواد هدفمند با لایه پیزوالکتریک پرداخته شده است. مدل‌سازی ریاضی سیستم ارائه شده و معادلات کوپل دینامیکی ارتعاش سیستم و ولتاژ تولید شده توسط پیزو الکتریک‌ها استخراج می‌شود و سپس تأثیر پارامترهای برادشت‌کننده روی توان تولیدی مطالعه می‌شود. با توجه به‌وجود نامعینی در پارامترهای سیستم برداشت‌کننده انرژی، برای اولین بار تأثیر نامعینی‌ها روی مقدار انرژی تولیدشده به‌صورت آماری با استفاده از روش مونت- کارلو بررسی می‌شوند. نتایج حاکی از این است هرچند میزان توان قابل استحصال در فرکانس طبیعی اول به‌مراتب بیشتر از سایر فرکانس‌ها است ولی در حوالی فرکانس طبیعی اول تأثیر نامعینی در سیستم افزایش پیدا کرده و قابلیت اطمینان برداشت‌کننده کاهش پیدا می‌کند.
رامین سلامت ممکانی، امین ازهری،
دوره 40، شماره 2 - ( 11-1400 )
چکیده
پایداری دینامیکی و روانگرایی سدهای باطله یکی از معضلات ژئوتکنیکی است که از دیرباز محققان این حوزه را به چالش کشیده است. در این مطالعه پاسخ لرزه‌ای سد باطله معدن فسفات اسفوردی واقع در منطقه لرزه‌خیز بافق استان یزد مورد بررسی قرارگرفته است. به این منظور از کد تفاضل محدود فلک (Flac2D) و به‌کارگیری دو مدل رفتاری موهر- کلمب و فین- بایرن برای مدل‌سازی بهره گرفته شده است. به‌منظور محاسبه و تعیین مناطق مستعد روانگرایی و یا روانگرا شده کدنویسی به‌صورت تابع فیش در نرم‌افزار انجام می‌شود. جابه‌جایی‌های افقی و قائم (نشست) در بدنه سد، فشار منفذی اضافی، نواحی شکست و روانگرایی ناشی از بار لرزه‌ای با استفاده از دو مدل رفتاری انتخاب‌شده، تحت زلزله 6/4 ریشتری که در سال 1383 در یزد اتفاق افتاد، تعیین شده‌اند. بیشینه جابه‌جایی افقی در پایین‌دست بدنه سد با توجه به مدل رفتاری موهر- کلمب و فین- بایرن به‌ترتیب 5 و 35 سانتی‌متر مشاهده شده است. همچنین نشست حاصل از این بار لرزه‌ای در بالادست تاج سد، با استفاده از دو مدل رفتاری تعیین‌شده، به‌ترتیب 4 و 23 سانتی‌متر مشاهده شده است. نسبت فشار آب منفذی اضافی (ru)، در دو مدل رفتاری استفاده شده، کمتر از حد روانگرایی (0/8) به‌دست‌آمده که حداکثر مقدار آن 0/7 برای مدل رفتاری فین- بایرن و 0/2 برای مدل رفتاری موهر- کلمب به‌دست‌آمده است. به‌طور کلی نتایج نشان می‌دهند که با توجه به در نظر گرفتن تأثیر تجمعی توالی بار لرزه‌ای در مدل رفتاری فین– بایرن، این مدل رفتاری درک بهتری از پدیده روانگرایی را ارائه میدهد.
نیما مشهدی محمدرضا، حسام عمرانپور،
دوره 41، شماره 1 - ( 6-1401 )
چکیده
یکی از مسائل مهم در مهندسی، یافتن نقاط بهینه سراسری توابع مورد استفاده است. یافتن چنین نقطه‌ای در برخی از توابع به‌علت‌هایی نظیر تعداد ابعاد بالا یا عدم توانایی مشتق‌گیری از تابع، به‌راحتی امکان پذیر نیست. همچنین در مدل‌سازی مهندسی روابط بسیاری از توابع در اختیار نیست اما به‌صورت جعبه سیاه می‌توان به آنها ورودی داد و از آنها خروجی گرفت. از این‌رو با دلایل مطرح شده، الگوریتم‌های فراابتکاری ارائه می‌شوند.
در این مقاله الگوریتمی‌فراابتکاری برگرفته از رفتار تاوه‌ها در فیزیک شاره ارائه شده است. الگوریتم از دیدگاه فنی از تاوههایی ساخته می‌شود. هر تاوه شامل چند ذره است. ذرات با استفاده از ماتریس دوران ارائه شده حرکت میکنند. این حرکت موجب جستجوی محلی می‌شود. همچنین هر تاوه با انتخاب یکی از تاوه‌های دیگر با الگوریتم انتخاب، سعی در فرار از بهینه محلی و رسیدن به بهینه سراسری دارد. الگوریتم با عملگرهای خود به اکتشاف و استخراج در تابع مورد نظر میپردازد. نوآوری دیگر این مقاله، ارائه دو معیار ارزیابی جدید برای الگوریتم‌های بهینه‌سازی است. این دو معیار رفتار و همگرایی الگوریتم‌ها را در طی مسیر رسیدن به نقطه بهینه سراسری و یا افتادن در بهینه محلی، نشان می‌دهند. الگوریتم پیشنهادی پیاده‌سازی شده و با الگوریتم‌های بهینه‌سازی عددی مرز دانش مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته است. مشاهده شد که روش پیشنهادی میتواند روی اکثر توابع معیار، از بیست و چهار تابع معیار در ابعاد مختلف، به نتایج بهتری نسبت به سایر روش‌ها دست یابد. ( تمام کدها در صفحه http://web.nit.ac.ir/ h.omranpour/ در دسترس است).
رضا زردشتی، سیدعلی سعادتدار آرانی، سیدمجید حسینی،
دوره 41، شماره 1 - ( 6-1401 )
چکیده
در این مقاله، یک روش بهینه‌سازی مقاوم برای حل مسئله طراحی مسیر ماهواره‌بر در حضور عدم قطعیت‌ها با استفاده از الگوریتم قدرتمند بهینه‌سازی ازدحام ذرات (PSO) توسعه داده شده است. با توجه به وجود عدم قطعیت‌هایی چون نامعینی در مقادیر واقعی ضرایب آیرودینامیکی، نیروی تراست موتور و جرم در مرحله صعود یک ماهواره‌بر، دستیابی به مسیر بهینه‌ای که نسبت به این عدم قطعیت‌ها مقاوم باشد حائز اهمیت است، چراکه منجر به بهبود عملکرد پروازی، کاهش بار کاری سیستم هدایت-کنترل و افزایش قابلیت اطمینان ماهواره‌بر می‌شود. لذا برای این منظور، ابتدا مسئله بهینه‌سازی با بکارگیری معیار حداکثرسازی جرم محموله به‌عنوان تابع هزینه و معادلات حرکت سه بعدی به‌عنوان قیود حاکم بر مسئله درنظر گرفته شده است. سپس با اضافه کردن پارامترهای میانگین و انحراف استاندارد عدم قطعیت‌ها، مدل بهینه‌ساز مقاوم توسعه‌یافته و از الگوریتم مذکور جهت بهینه‌سازی عددی مدل مزبور استفاده شده است. همچنین به‌منظور تحلیل نتایج عدم‌قطعیت‌ها و بازخورد مستمر آن به مدل بهینه‌ساز، از دیدگاه مونت‌کارلو استفاده شده است. در نهایت مسیر بهینه‌ای به‌دست آمده که نسبت به عدم‌قطعیت‌های مزبور، مقاوم است. نتایج شبیه‌سازی حاصله، صحت این ادعا را نشان میدهد
سوده طرفه، رامین کوهی کمالی،
دوره 41، شماره 1 - ( 6-1401 )
چکیده
مدل‌سازی درست پدیده شناوری و انتقال حرارت در بستر سیال‌های گاز-جامد، صرفاً به نوع مدل عددی انتخابی و الگوریتم‌های درگیر وابسته نیست. در واقع انتخاب مدل مناسب برای هر شرایط عملکردی خاص، اجرای صحیح هر مدل، انتخاب درست پارامترها و شروط مرزی مناسب عوامل تعیین‌کننده صحت نتایج حاصل در بررسی عملکرد بستر سیال‌ها است. در تحقیق حاضر، به منظور شبیه‌سازی دقیق فرآیند انتقال حرارت در بستر سیال‌ها، پارامترهای مهم و تأثیرگذار بر روند حل عددی به روش اویلری دو سیالی با به‌کارگیری تئوری انرژی جنبشی جریان دانه‌ای بررسی شد. به این منظور، اثرات ضریب بازگردانی ذره-ذره و ذره-دیواره، ضریب انعکاس و شیوه تعیین دمای دانه‌ای و ضریب هدایت گرمایی مؤثر بر روند حل عددی ارزیابی شد. این بررسی‌ها نخست در فرآیند گرم کردن ذرات با هوای داغ ورودی در یک بستر سیال آدیاباتیک و سپس در بستر سیالی با دیواره‌های دما ثابت و برای دو رژیم جریان پرکاربرد حبابی و آشفته انجام گرفت. نتایج نشان داد که ضریب انعکاس و هدایت گرمایی مؤثر پارامترهایی تأثیرگذار در فرآیند انتقال حرارت از دیواره به بستر هستند. به گونهای که در این شرایط مقدار صفر ضریب انعکاس سبب می‌شود که دمای هوا در رژیم حبابی حدود 7 درجه و در رژیم آشفته حدود 5 درجه بالاتر رود و مقدار واحد آن نتایج یکسانی با شرط عدم لغزش به‌دست میدهد. علاوه بر این در نظر گرفتن ضرایب هدایت گرمایی ماده جامد و گاز سبب می‌شود که دمای هوای خروجی حدود 26 درجه بیشتر از دمای به‌دست آمده با در نظر گرفتن ضرایب هدایت گرمایی مؤثر با رویکرد استاندارد باشد. فرم مشتق جزئی و جبری معادله بقای انرژی نوسانی فاز جامد در بستر سیال‌های متراکم جواب‌های یکسان به‌دست می‌دهند، هرچند در نظر گرفتن یک دمای دانه‌ای ثابت میتواند سبب بروز خطاهای محاسباتی شود
منصور محی الدین قمشه ای، شاهین نمازی،
دوره 41، شماره 1 - ( 6-1401 )
چکیده
این مقاله به تحلیل کمانش تیرهای گوه‌ای با پهنای ثابت و ضخامت متغیر و ساخته شده از مواد مدرج تابعی دو بعدی پرداخته است. فرض بر آنست که تیر از ترکیب فلز با سرامیک ساخته شده باشد، بطوریکه کسر حجمی هر یک از آنها در راستای طول تیر و همچنین در راستای ضخامت آن بر اساس توابع توانی تغییر کند. همچنین فرض می‌شود که تیر بطور همزمان تحت اثر نیروهای محوری متمرکز و گسترده قرار دارد. معادلات حاکم و شرایط مرزی با استفاده از اصل انرژی پتانسیل کمینه استخراج گردیده و سپس با استفاده از روش تربیع دیفرانسیلی برای تیری با شرایط مرزی یک سر گیردار حل شده‌اند. پس از تایید همگرایی و صحت تحلیل ارائه شده، تأثیر مشخصات گوناگون بر روی مقدار بار بحرانی تیر در هر دو حالت تیر تحت بار متمرکز و تیر تحت بار گسترده بر واحد طول بررسی شده‌اند که از آن جمله می‌توان به مشخصات هندسی تیر، ایندکس‌های توانی در تغییرات خواص در هر دو راستای طول و ضخامت و همچنین چگونگی تغییرات ضخامت تیر اشاره کرد. تحلیل کمانش تیر در صورت اعمال همزمان بارهای نقطه‌ای و گسترده نیز مورد بررسی قرار گرفته است. در تحلیل کمانش تیر تحت بار گسترده سه الگوی توزیع برای بار در نظر گرفته شده‌اند که شامل توزیع خطی، درجه دو و نمایی است. نتایج این تحقیق نشان می‌دهند که در بین الگوهای بررسی شده برای توزیع بار گسترده بیشترین مقدار بار بحرانی متعلق به توزیع خطی است و کمترین مقدار بار بحرانی متعلق به توزیع نمایی بار است.
فاطمه جعفرزاده، سمیه مهرابیان،
دوره 41، شماره 1 - ( 6-1401 )
چکیده
در این پژوهش، به بررسی جت پلاسمای سرد فشار اتمسفری هلیوم پرداخته می‌شود. جت از نوع تخلیه سد دیالکتریک بوده و متشکل از یک تیوپ دیالکتریک با دو الکترود حلقوی فلزی است. برای شبیه‌سازی از معادلات پیوستگی، تکانه و پایستگی انرژی به همراه معادله پواسون جهت محاسبه پتانسیل و میدان الکتریکی و معادلات حاکم بر گاز کامل استفاده می‌شود. نتایج نشان میدهد که چگالی الکترونی و یونی، پتانسیل و میدان بارفضا، انرژی درونی، دما و سرعت الکترون‌ها با زمان روندی افزایشی دارند. نیز افزایش طول پلاسما و حرکت رو به جلوی آن در امتداد محور جت، با زمان قابل مشاهده است. بنابراین انتظار می‌رود تا با افزایش زمان، مقادیر کمیت‌های مذکور افزایش یافته و طول شعله جت پلاسما بیشتر شود
مهدی کیهانپور، مجید قاسمی،
دوره 41، شماره 1 - ( 6-1401 )
چکیده
با توجه به روند رو به اتمام منابع سوخت فسیلی و ضرورت استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، می‌بایست مطالعات مناسب در راستای بررسی‌های فنی و عملکردی در خصوص این منابع صورت پذیرد. لذا در این پژوهش پیل سوختی پلیمری لوله‌ای شکل به عنوان یک منبع انرژی مناسب با هندسه سه بعدی به صورت عددی، شبیه‌سازی و بررسی شده است. برای بررسی جامع، معادلات پیوستگی، ممنتوم، انرژی، تنش- کرنش و برهم کنش سیال- جامد-گرما در حالت پایا، به‌وسیله یک کد عددی المان محدود تعریف، با یکدیگر کوپل و سپس حل شده‌اند. با فرض تغییر ولتاژ پیل از 0/95 تا 0/4 ولت، عبور جریان تراکم پذیر سوخت و هوا در داخل کانال‌ها و محیط‌های متخلخل الکترود و کاتالیست و همچنین حدود 5 درجه افزایش دمای میانگین پیل، باعث تقریباً 35 نانو متر جابجایی در بخش‌های مختلف می‌شود. این جابجایی‌های ناشی از برهم کنش سیال- جامد- گرما موجب ایجاد تنش‌های گرمایی و مکانیکی می‌شوند. تنش بیشینه در حدود 3500 کیلو نیوتن بر مترمربع در الکترولیت با توجه به محدودیت جابجایی آن (میانگین جابجایی 12/8 نانو متر) ایجاد می‌شود. سپس، رابطه تغییرات ولتاژ با چگالی جریان، تنش، سرعت جریان سوخت، جابجایی و دمای پیل سوختی نشان داده شد. همچنین نتایج نشان داد که فرض بر همکنش سیال- جامد- گرما توان پیل سوختی را تا حدود 3 درصد کاهش می‌دهند. در پایان اثر پارامترهای مختلف از جمله شعاع کانال سوخت و هوا و رسانایی الکترونی و یونی بررسی شد. به عنوان مثال، در ولتاژ 0/4 ولت، کاهش 20 درصدی شعاع کانال سوخت و هوا و همچنین افزایش 100 درصدی رسانایی الکترونی و یونی به‌ترتیب باعث افزایش حدود 2/17، 0/05، 3/69 و 40 درصد چگالی جریان الکتریکی می‌شود
مهران قمشی بزرگ،
دوره 41، شماره 1 - ( 6-1401 )
چکیده
در این مقاله، ناپایداری دینامیکی ناشی از تشدید پارامتریک و تشدید خارجی ورق‌های مدرج تابعی نسبتاً ضخیم تحت عبور پی‌در‌پی جرم‌های متحرک بررسی شده است. فرض می‌شود که مدول یانگ و جرم واحد حجم ورق به‌طور پیوسته در سرتاسر ضخامت ورق تغییر کرده و از یک تابع توانی از یک کسر حجمی تبعیت میکنند. ورق‌های مستطیلی درنظرگرفته شده دارای دو تکیه‌گاه ساده در دو لبه متقابل به‌هم هستند در حالی که همه ترکیب‌های ممکن دیگر از شرایط مرزی آزاد، تکیه‌گاه ساده و گیردار برای دو لبه دیگر میتواند درنظرگرفته شود. معادلات دیفرانسیل پاره‌ای کوپل شده حاکم بر ورق مبتنی بر تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول با درنظرگرفتن اثرات اینرسی دورانی و تنش‌های برشی عرضی استخراج شده و همه مؤلفه‌های اینرسی جرم متحرک در فرمول‌بندی دینامیکی لحاظ شده است. با استفاده از روش گالرکین، معادلات دیفرانسیل پاره‌ای به یک مجموعه از معادلات دیفرانسیل معمولی با ضرایب وابسته به زمان تبدیل شده‌اند. از روش نیمه‌تحلیلی آنالیز هموتوپی برای به‌دست آوردن نواحی پایدار و ناپایدار و منحنی‌های تشدید خارجی در فضای پارامترهای سیستم استفاده شده است. اثر مقادیر اندیس توان کسر حجمی، نسبت ضخامت به طول ورق و ترکیب‌های متفاوت شرایط مرزی روی پایداری دینامیکی سیستم بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهند که کاهش اندیس توان کسر حجمی، افزایش نسبت ضخامت به طول ورق و درجه بالاتر قیود اعمال شده به دو لبه دیگر ورق (به‌ترتیب آزاد، تکیه‌گاه ساده و گیردار) سبب انتقال ناحیه ناپایدار و منحنی‌های تشدید به بالای صفحه پارامترها شده و از نقطه‌نظر فیزیکی، سیستم پایدارتر می‌شود. برای تایید نتایج روش آنالیز هموتوپی علاوه‌بر استفاده از شبیه‌سازی عددی جابجایی نقطه میانی ورق، از تئوری فلاکه نیز استفاده شده است. همچنین در یک حالت خاص، نتایج این مطالعه با نتایج مطالعه دیگر مقایسه و تایید شده است
پوریا شیخ بهائی، فرشید مسیبی،
دوره 41، شماره 1 - ( 6-1401 )
چکیده
پریداینامیک نسخه غیرمحلی مکانیک محیط‌های پیوسته است که در آن از معادلات انتگرالی به‌جای معادلات دیفرانسیل استفاده شده است. به‌دلیل عدم استفاده از مشتقات مکانی متغیرها در روابط این تئوری، استفاده از آن برای تحلیل مسائل دارای ناپیوستگی امکان‌پذیر است. در اولین پژوهش‌های منتشر شده، از پریداینامیک برای تحلیل رشد ترک در مواد ترد استفاده شده است. با اثبات قابلیت‌های این تئوری، ایده استفاده از آن برای بررسی رفتار مواد شبه‌ترد و تحلیل رفتار پلاستیک نیز به تدریج مطرح شده است. بدین منظور، فرمول‌بندی‌ها و مدل‌های جدید مبتنی بر پریداینامیک توسعه یافته‌اند. در کنار این موارد، هزینه محاسباتی زیاد روشهای مبتنی بر پریداینامیک همواره به‌عنوان نقطه ضعف اصلی این تئوری عنوان شده است. با توسعه روشهای پریداینامیک و نیز معرفی روشهای ترکیبی مبتنی بر پریداینامیک و تئوری‌های محلی، مشکل هزینه محاسباتی روشهای پریداینامیک تا حد زیادی رفع شده است. مقاله حاضر به معرفی پریداینامیک و مدل‌های مبتنی بر آن میپردازد. بدین منظور، ابتدا تئوری پریداینامیک، فرمول‌بندی‌ها و روشهای مبتنی بر آن مرور شده است. سپس در مورد نحوه مدل‌سازی مواد شبه‌ترد، تعریف رفتار پلاستیک و نیز استفاده از عملگرهای دیفرانسیلی در این تئوری بحث شده است.
