دریافنون
سال:1402 | دوره:10 | شماره:1 |تعداد مقالات:10

در این مقاله، مطالعه ای جامع بر روی تحقق پذیری و استخراج مشخصات الکترومغناطیسی مواد غیرهمگن در محدوده فرکانسی مایکروویو و کاربردهای آن در مهندسی و علوم به انجام رسیده است . ابتدا، مفاهیم و تعاریف مواد غیرهمگن به عنوان یکی از دسته های اصلی از محیط های پیچیده الکترومغناطیسی ارائه می شود. سپس، کاربردهای این مواد در مهندسی مایکروویو از قبیل لنزهای با تغییر تدریجی ضریب شکست، جاذب های الکترومغناطیسی و رادوم آنتن معرفی می شود. در گام بعدی، روش های پیاده سازی این مواد به تفضیل شرح داده می شود. طراحی ادوات و رسیدن به کاربردهای متنوع، منوط داشتن دانش و اطلاعات دقیق از مشخصات الکترومغناطیسی است. در قسمت آخر، روش هایی که برای بازیابی و اندازه گیری مشخصات الکترومغناطیسی مواد غیرهمگن در محدوده فرکانسی مایکروویو ارائه شده است، معرفی می گردد. مقالات متعددی که در بیان کاربردها و توسعه روش های تحقق پذیری و اندازه گیری مواد غیرهمگن در سالیان اخیر به چاپ رسیده است، این وادی را به عنوان یکی از موضوعات پرطرفدار برای مهندسان مایکروویو تبدیل کرده است. با توجه به کاربردهایی که برای محیط های غیرهمگن اشاره شد، بکارگیری این مواد در سامانه های نظامی و دریایی می تواند موجب افزایش توان دفاعی و نظامی کشور شود. بنابراین، مواردی که در بیان اهمیت محیط های غیرهمگن ارائه شد، لازم می دارد که یک مرور جامع بر روی این مواد در مهندسی مایکروویو صورت پذیرد تا موجب آشنایی بیشتر محققان با این زمینه شود و راهگشای تحقیقات آتی باشد. در این تحقیق، در قالب یک مقاله مروری، به این مهم پرداخته شده است.

هر گیرنده ی سامانه موقعیت یاب جهانی (GPS) به سه بخش اکتساب، ردیابی و حل معادلات ناوبری تقسیم می شود. اکتساب به عنوان اولین و مهم ترین بخش در گیرنده های نرم افزاری شناخته شده است. این بخش با مشکلاتی از قبیل افزایش سرعت دستیابی به سیگنال GPS مواجه است، زیرا در بعضی موارد، اثر داپلر باعث می شود فرکانس دریافتی توسط گیرنده با فرکانس ارسالی توسط ماهواره متفاوت شود. در این مقاله، یک روش جدید برای بهینه سازی فضای جستجو داپلر و افزایش سرعت اکتساب سیگنال های GPS پیشنهاد شده است. در بدترین حالت ممکن، اثر داپلر باعث می شود که فرکانس سیگنال دریافتی به اندازه ی جابه جا شود. در روش پیشنهادی، باند فرکانسی را با استفاده از فیلتر محدود کرده و سپس با جابجایی فیلتر، فضای را کاملاً پوشش می دهیم. در هر جابجایی، ماهواره های در دید گیرنده (LOS) شناسایی و از لیست ماهواره های باقی مانده جدا می شوند. در این روش سعی بر آن است که بهترین فیلتر برای کاهش زمان اکتساب، انتخاب شود. برای ارزیابی از پنج مجموعه داده واقعی استفاده می کنیم که دو مجموعه از داده ها در محیط دانشگاه علم و صنعت ایران جمع آوری شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که روش پیشنهادی در مقایسه با روش متداول باند ثابت، عملکرد بهتری دارد، به طوری که روش پیشنهادی باعث بهبود شرایط از نظر زمان اجرا و پیچیدگی محاسباتی نسبت به روش باند ثابت به ترتیب، به میزان 22% و 19% می شود.

کوبش بطور معمول ترکیبی از بارهای مختلفی است که بر بدنه شناور وارد می شود و یکی از عوامل اساسی ایجاد خرابی و شکست در سازه شناورها است. تاثیر ناشی از کوبش در مقایسه با سایر بارگذاری های حاصل از امواج دریا، قابل ملاحظه بوده بطوریکه در برخی از مواقع بصورت محلی شناورها را دچار آسیب های سازه ای جدی می کنند. عدم تخمین صحیح بارهای ناشی از کوبش، باعث طراحی نامناسب سازه کشتی، و در نتیجه تضعیف ایمنی کشتی می گردد. در شناورهای سه بدنه نیروی سیالی که به بدنه کناری شناور اعمال می شود توسط عرشه عرضی به بدنه اصلی منتقل می گردد. در نتیجه یکی از مهمترین بخش های سازه این شناور، سازه عرشه عرضی است که طراحی آن نیاز به محاسبه نیروهای موج وارد بر آن دارد. در این مقاله پدیده کوبش بر روی بدنه کناری و عرشه عرضی شناور سه بدنه از طریق اندازه گیری فشار ایجاد شده ناشی از برخورد بدنه مدل شناور با سطح آب به صورت تجربی بررسی گردیده است. نتایج نشان داد که در شناورهای سه بدنه در قسمت های کف شناور از سینه به سمت پاشنه فشار وارده به کف افزایش می یابد. همچنین فشار وارد بر عرشه عرضی از بدنه اصلی به سمت بدنه های کناری افزایش می یابد. در موقعیت محور سکان و خروجی شافت از بدنه اصلی بدلیل برخورد زودتر پاشنه بدنه اصلی با سطح آب نسبت به بدنه های کناری فشار وارده نسبت به سایر موقعیت ها بیشتر است.

در دهه های اخیر بکارگیری بتن قلیافعال در سازه های دریایی با توجه به دارا بودن ویژگی های برتر در خواص مکانیکی و مقاومت حرارتی نسبت به بتن معمولی، مورد توجه دانشمندان علم مهندسی عمران قرار گرفته است. در این پژوهش آزمایشگاهی، یک طرح اختلاط از بتن معمولی با عیار سیمان 450 کیلوگرم بر متر مکعب ساخته شد. یک طرح اختلاط نیز از بتن قلیافعال بر پایه سرباره-کوره آهنگدازی ساخته شد تا میزان مقاومت فشاری بتن تحت دمای محیط و پس از اعمال حرارت 500 درجه سلسیوس، در سن عمل آوری90 روزه مورد مقایسه و ارزیابی قرار گیرد. در ادامه آزمون های طیف سنجی پراش اشعه ایکس (XRD) و تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) در سن عمل آوری 90 روزه در دمای محیط و تحت حرارت 500 درجه سلسیوس به منظور بررسی ریزساختاری و راستی آزمایی نتایج آزمون مقاومت فشاری، بر روی نمونه های بتنی انجام گرفت. نتایج حاصله بیانگر این مطلب است که، میزان مقاومت فشاری بتن در دمای محیط، برای بتن معمولی به مقدار 43/62 مگاپاسکال و برای بتن قلیافعال به مقدار 03/68 مگاپاسکال می باشد که اختلاف حدود 9 درصدی را با هم دارا هستند. با اعمال حرارت بالا به نمونه های بتنی، میزان افت مقاومت فشاری در بتن معمولی به مقدار 7/37 درصد و در بتن قلیافعال به میزان 4/16 درصد، کسب گردید. نتایج حاصل از آزمون-های XRD و SEM ضمن هماهنگی با یکدیگر، در همپوشانی با نتایج حاصل از آزمون مقاومت فشاری در دمای محیط و تحت حرارت بالا قرار گرفتند.

سد بارون در جنوب شهرستان ماکو، بر روی رودخانه زنگمار احداث شده است. در این تحقیق با استفاده از مدل-های دوبعدی HEC-RAS و CCHE2D مدل سازی شکست سد و روند یابی جریان سیلابی ناشی از شکست سد خاکی بارون ماکو انجام یافته و در ادامه پهنه ی عمق و سرعت جریان ارائه شده است. در مقایسه ی دو نرم افزار می-توان گفت در نرم افزار HEC-RAS تعداد نقاط در نظر گرفته شده در یک مقطع محدود است و نرم افزار تنها تعداد 300 نقطه را قادر است در یک بازه شناسایی کند ولی در نرم افزار CCHE2D چنین محدودیتی ازنظر شبکه بندی وجود نداشته و می توان مقطع عرضی را تا چندین کیلومتر گسترش داد. بیشترین اختلاف ازنظر زمان در رسیدن پیشانی موج مربوط به بازه ی آخر، انتهای شهر ماکو، بوده و دلیل آن وسیع تر کردن عرض شبکه مش بندی است. در انتهای شهر ماکو به دلیل پایین بودن ضریب زبری مانینگ و همچنین هموار بودن مسیر منطقه عمق آب کاهش پیداکرده و بیشتر در مقطع عرضی گسترش می یابد. بیشترین مناطقی که احتمال به زیر آب رفتن دارند، مناطق روستای قلعه جوق و شهرک ولیعصر می باشند. طبق پهنه ی شاخص مخاطره خطر سیلاب در اکثر نواحی منطقه 100 بوده که نشان می دهد در صورت رخداد شکست سد، میزان خسارات جانی و مالی بسیار بالا خواهد بود.

اولین گام در مطالعه پتانسیل انرژی بادی یک منطقه، تهیه داده های باد مناسب برای آن منطقه است. روش معمول برای جمع آوری داده های باد، نصب دکل های اندازه گیری باد می باشد. این روش مستلزم هزینه های هنگفتی است که می تواند برگشت ناپذیر باشد زمانی که آن منطقه پتانسیل باد خوبی نداشته باشد. روش دیگر برای تهیه داده های مناسب که امروزه بسیار رایج است، استفاده از مدل های عددی است. در این مطالعه، مدل WRF و پارامترسازی های فیزیکی مختلف موجود در آن برای ارزیابی انرژی بادی در منطقه کیش مورد بررسی قرار گرفته است. در گام نخست، پنج پارامترسازی لایه مرزی مختلف برای بدست آوردن تنظیمات بهینه شبیه سازی جریان باد، مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس، بهترین پارامترسازی از طریق مقایسه طرحوارهها با داده های اندازه گیری شده توسط دکل باد سازمان انرژی های نو ایران بدست آمد. نهایتاً مدل برای یک سال با تنظیمات بهینه بدست آمده اجرا و نتایج آن با داده های موجود مقایسه شد. برای مقایسه از توزیع ویبول، نمودارهای میانگین روزانه و ماهانه سرعت باد، برش قائم باد و جهت باد استفاده شده است. نتایج نشان داد که بهترین عملکرد از بین پنج طرحواره ی بکار گرفته شده را پارامترسازی MYNN2.5 دارا می باشد. علاوه بر این، پارامترهای شکل و مقیاس حاصل از مدل و داده های اندازه گیری اختلاف ناچیزی داشته و جهت باد نیز انحراف پادساعتگرد کمی نشان داد. در کل می توان عنوان کرد مدل WRF توانایی خوبی در شبیه سازی میدان باد در منطقه کیش دارد.

در چند دهه اخیر از روش های مختلف الگوی پیش بینی موج استفاده شده است. روش های تجربی، مدل های عددی و الگوریتم محاسبات نرم از این گونه روش ها محسوب می شود. در این تحقیق، در2 بخش مختلف به پیش بینی ارتفاع امواج خلیج مکزیک پرداخته شده است. در بخش اول الگوریتم ALM و مدل GIDS و در بخش دوم روش های تجربی SPM و CEM بررسی شده است. بدین منظور در ابتدا با استفاده از مدل ALM و GIDS به پیش پردازش داده های جمع آوری شده و فاکتور تنش باد در مدل SPM پرداخته شد. پس از بررسی-ها مشخص گردید که فاکتور تنش باد بایستی با ضریب اصلاحی بدون بعد (p⁄(1/2 ρ〖u_10〗^2 )) تصحیح شود. در مرحله بعد مناسب ترین ورودی مدل GIDS انتخاب و جهت کاهش زمان این مدل سازی ترکیبات مختلفی از فاکتور تنش باد اصلاح شده (U_a) با طول موج گاه، در نظر گرفته شد که نتیجه بر آن شد که پارامتر U_a (gX)^(-0.02) مناسب ترین ورودی مدل GIDS در پیش بینی ارتفاع امواج است. در قسمت دوم مقاله هر یک از مدل های SPM و CEM اجرا و با مدل GIDS بهینه شده مورد مقایسه قرار داده شد. نتایج نشان داد که مدل GIDS، در پیش بینی ارتفاع امواج خلیج مکزیک دقت بالاتری را دارد. سپس ضریب تصحیح سرعت باد با بکارگیری الگوریتم ژنتیک اصلاح گردید و با این عمل مدل SPM اصلاح و به عنوان مناسب ترین مدل پیش بینی ارائه گردید.

در این مطالعه تغییرات فصلی سرعت صوت در ستون آب و به تبع آن دما، شوری در منطقه بابلسر، بر اساس اندازه گیری های انجام شده بررسی شد. داده های استفاده شده حاصل اندازه‎گیری های انجام شده در دو فصل گرم (تابستان) و سرد (زمستان) سال 1397 و از نزدیک ساحل به دور از ساحل است. لایه آمیخته با استفاده از الگوریتم ترکیبی فصلی آستانه، با مقادیر 25/1 (C°) در فصل تابستان و 1/0 (C°) در فصل زمستان، محاسبه شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد، در فصل تابستان به دلیل گرم بودن هوا و افزایش لایه بندی، عمق لایه آمیخته کمتر از زمستان است. در فصل زمستان به دلیل سرد شدن هوا و افزایش سرعت باد و افزایش همرفت عمود از سطح تا عمق را کانال صوتی سطحی احاطه کرده است و در فصل تابستان کانال صوتی وجود ندارد. دما در فصل تابستان در سطح به طور قابل ملاحظه ای بیشتر از فصل زمستان است. همچنین شیب ترموکلاین در تابستان بسیار شدید و در زمستان به شدت ضعیف است.

بندرها به عنوان مرکزهای مهمی محسوب می شوند که حمل ونقل دریایی را به سایر روش های حمل ونقل متصل می کنند. از این جهت، بندرها را زیرساخت های مهمی برای حمل ونقل کالا، تجارت و اقتصاد جهانی می دانند. بنابراین، بهینه سازی برنامه ها و عملیات بندر، نقش بسیار مهمی در هزینه های حمل کالا و درآمدهای بندر خواهد داشت. برنامه ریزی پهلوگاه بخشی از عملیات بندر می باشد که شامل دو مسئله تخصیص پهلوگاه و تخصیص جرثقیل اسکله می شود که حل بهینه این دو مسئله می تواند بر روی سرعت و هزینه حمل کالا تاثیرگذار باشد. در این مقاله دو مسئله تخصیص پهلوگاه و تخصیص جرثقیل اسکله به صورت ادغامی مدل سازی و با استفاده از چهار الگوریتم فراابتکاری (GA, ICA, TS, ACO) حل می شوند. از آنجائیکه برنامه ریزی پهلوگاه در یک محیط دارای اختلال قرار دارد و ممکن است اتفاقات پیش بینی نشده ای در حین اجرای برنامه رخ دهد و هزینه های مضاعفی را برای بندر دربر داشته باشند و یا حتی مانع از اجرای برنامه اولیه شوند، برنامه ریزی مجدد برنامه اولیه پهلوگاه در شرایط وقوع اختلال الزامی می باشد. این مقاله برای یافتن روش بهینه برنامه ریزی مجدد پهلوگاه، دو روش برنامه ریزی مجدد سراسری و محلی را همراه با الگوریتم های فراابتکاری به کار گرفته است. نتایج این مقاله عملکرد مناسب دو الگوریتم GA و ICA را در حل مدل برنامه ریزی اولیه پهلوگاه و برنامه ریزی مجدد سراسری نشان می دهد. تحلیل های عددی نشان می دهند الگوریتم بهینه سازی کلونی مورچگان در کم ترین زمان ممکن، به بهترین پاسخ ممکن در روش برنامه ریزی مجدد محلی منتج می شود. ارزیابی و اعتبارسنجی مدل ها و روش های حل این مقاله با استفاده از داده های ورود و خروج کشتی ها در بندر شهید رجایی انجام می گیرد.

In this paper, a new high step-up current-fed LLC resonant DC-DC converter with a center-tapped transformer is proposed. By selecting the switching frequency to be lower than, but near to, the series resonant frequency of the LLC resonant tank, soft-switching operation of all semiconductors, i.e., zero voltage switching (ZVS) turn-on of power MOSFETs and zero current switching (ZCS) turn-off of diodes is achieved. This leads to lower electromagnetic interference (EMI) and lower switching losses and improves the converter efficiency. An interleaved structure is used at the primary side. Thus, input current ripple is smaller, and its frequency is twice the switching frequency. Consequently, a smaller input filter is necessary in practice. The converter with 1.2 kW output power and 760 V regulated output voltage with 80-200 V input voltage variations is simulated. The output voltage is regulated by using asymmetric pulse width modulation (APWM) at 200 kHz switching frequency. Finally, a 700-W prototype has been implemented and experimental results are also presented to verify the simulation results.