مدلسازی
مهران صادقی دلوئی؛ رضا علیمردانی؛ حسین موسی زاده
چکیده
توربینهای آبیجنبشی با قرارگیری درون رودخانه و بدون نیاز به ساخت سد یا بند آبگیر قادر به استحصال انرژی جنبشی آب و تولید برق هستند. یکی از موضوعاتی که در بهکارگیری این فناوری بسیار حائز اهمیت است موضوع پتانسیلسنجی و تخمین توان و انرژی نظری بهمنظور انتخاب مناطق مستعد نصب چنین تجهیزاتی است. از بین روشهای متنوع پتانسیلسنجی، ...
بیشتر
توربینهای آبیجنبشی با قرارگیری درون رودخانه و بدون نیاز به ساخت سد یا بند آبگیر قادر به استحصال انرژی جنبشی آب و تولید برق هستند. یکی از موضوعاتی که در بهکارگیری این فناوری بسیار حائز اهمیت است موضوع پتانسیلسنجی و تخمین توان و انرژی نظری بهمنظور انتخاب مناطق مستعد نصب چنین تجهیزاتی است. از بین روشهای متنوع پتانسیلسنجی، در این پژوهش استفاده از هندسه هیدرولیک و محاسبه سرعت جریان از معادله مانینگ انتخاب شد. بهمنظور پیادهسازی این روش یک کد کامپیوتری توسعه یافت که طی 4 مرحله سرعت، چگالی توان و انرژی نظری سایتهای موردنظر را محاسبه و در اختیار کاربر قرار میدهد. برای پیادهسازی این روش دو ایستگاه هیدرومتری گچسر و سیرا در حوضه آبخیز سد کرج در استان البرز انتخاب شدند. ابتدا منحنی تداوم جریان هر ایستگاه با توابع توزیع احتمال برازش شد و سپس با استفاده از هندسه هیدرولیک و معادله مانینگ، سرعت، چگالی توان و انرژی جریان محاسبه شد. منحنی تداوم جریان هر دو ایستگاه مورد ارزیابی با توزیع لوگ نرمال و ضریب تعیین 0.99 برازش شدند. چگالی توان نظری برای ایستگاههای گچسر و سیرا با احتمال 90% و بیشتر بهترتیب برابر 1.2 و 1.67 کیلووات بر مترمربع برآورد شد. با توجه به عمق کم جریان، استفاده از توربینهای ساونیوس برای این دو سایت پیشنهاد میشود. بیشینه انرژی ماهانه تولیدی توسط یک دستگاه توربین با مساحت جاروب واحد در گچسر و سیرا نیز بهترتیب برابر 940 و 1142 کیلووات ساعت برآورد شد.
کشاورزی دقیق
بهرام بشارتی؛ علی جعفری؛ حسین موسی زاده؛ حسین نوید
چکیده
در این پژوهش، سامانهای شامل یک افزاینده 15 کیلوولتی برای از بین بردن علفهای هرز و یک سازوکار بازخوردی برای تشخیص علفهرز و نابودی آن با استفاده از پایش جریان الکتریکی مصرفی نابودگر علفهرز در گروه ماشینهای کشاورزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران (سال 1399) توسعه داده شد. اجزای این سامانه بر روی یک سکوی رباتیک خودگردان ...
بیشتر
در این پژوهش، سامانهای شامل یک افزاینده 15 کیلوولتی برای از بین بردن علفهای هرز و یک سازوکار بازخوردی برای تشخیص علفهرز و نابودی آن با استفاده از پایش جریان الکتریکی مصرفی نابودگر علفهرز در گروه ماشینهای کشاورزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران (سال 1399) توسعه داده شد. اجزای این سامانه بر روی یک سکوی رباتیک خودگردان نصب شد که اطلاعات را بین نرمافزار رایانهای و سامانه انتقال میداد. طبق شواهد هنگامی که الکترود ولتاژ بالا علفهای هرز را لمس میکرد، جریان افزایش یافته و پس از نابودی علفهای هرز، جریان کم میشد. متوسط انرژی مصرفی برای یک علف هرز 250 ژول تخمین زده شد. بر مبنای مقدار جریان مصرفی، سازوکار بازخوردی برای تشخیص و دریافت بازخورد از نابودی علفهای هرز واسنجی شد. آزمایشهای نهایی برای مقایسه کارایی کنترل دو حالت کاری استفاده و عدم استفاده از سازوکار بازخوردی انجام شد و مشخص شد که استفاده از این سازوکار به شکل معنیداری کارایی نابودگر علف هرز را افزایش میدهد.
طراحی و ساخت
سجاد نادری پاریزی؛ رضا علیمردانی؛ منصوره سلیمانی؛ حسین موسی زاده
چکیده
کربن فعال یک جاذب با ظرفیت جذب بالا بوده و در فرآیندهای جداسازی مختلف در فازهای مایع و گاز کاربرد دارد. فرآیند اصلی تولید کربن فعال، شامل پیرولیز ماده خام اولیه است و کربن تولیدشده در کوره فعالسازی، فعال میشود. باتوجه به اهمیت مرحله فعالسازی در خواص کربن فعال تولیدی، در این مقاله تحلیل حرارتی و مکانیکی کوره بخش فعالساز مورد ...
بیشتر
کربن فعال یک جاذب با ظرفیت جذب بالا بوده و در فرآیندهای جداسازی مختلف در فازهای مایع و گاز کاربرد دارد. فرآیند اصلی تولید کربن فعال، شامل پیرولیز ماده خام اولیه است و کربن تولیدشده در کوره فعالسازی، فعال میشود. باتوجه به اهمیت مرحله فعالسازی در خواص کربن فعال تولیدی، در این مقاله تحلیل حرارتی و مکانیکی کوره بخش فعالساز مورد توجه قرار گرفت. مدل اولیه با نرمافزار CATIA V5 R27 طراحی و با نرمافزار ANSYS R20 تحلیل حرارتی و مکانیکی شد. تغییر طولهای ناشی از حرارت کوره دوار و همچنین تلفات گرمایی و نحوه گردش جریان گرمایی در داخل کوره بررسی شد. به همین منظور ابتدا تحلیل حرارتی و سیالاتی کوره انجام، سپس نتایج با یک تحلیل مکانیکی ادغام گردید. کوره همراه با واحد گرمایش مرکزی و دامنه اطراف کوره در محیط ANSYS CFX مدلسازی شد. نتایج نشان داد که دمای دیواره داخلی حدود 600 درجه سانتیگراد است. با توجه به میزان دمای داخلی بدنه و با مهار کردن یک سمت کوره که در مدل واقعی توسط واشر جانبی اعمال میشود، میزان تغییر طول کوره در راستای محور افقی، معادل mm 11.75 محاسبه شد. سپس آزمون تجربی روی مدل واقعی انجام گرفت و نتایج حاصل از تحلیل آماری نشاندهنده عدم وجود اختلاف معنیدار بین نتایج مدلسازی و تجربی میباشد. در نهایت برای مهار آن از غلتک و تکیهگاههای مناسب، ورقهای سایشی همراه با صفحات فشاری و برای مهار تلفات گرمایی از عایق سرامیکی 5 سانتیمتری استفاده گردید.
حمید عبدالملکی؛ علی جعفری؛ حسین موسی زاده؛ علی حاجی احمد
چکیده
با توجه به نیاز بیشتر جمعیت رو به افزایش جهان به مواد غذایی، محققان به دنبال افزایش تولید کمی و کیفی محصولات با گرایش به سمت پایش برخط، کنترل هوشمند تجهیزات و بررسی کیفیت محصولات کشاورزی بهخصوص در زمینه پرورش آبزیان هستند. در این پژوهش شبیهسازی یک قایق خودران مدل انجام شده است تا کنترل این نوع از شناورها را در محیطهای مختلفی مانند ...
بیشتر
با توجه به نیاز بیشتر جمعیت رو به افزایش جهان به مواد غذایی، محققان به دنبال افزایش تولید کمی و کیفی محصولات با گرایش به سمت پایش برخط، کنترل هوشمند تجهیزات و بررسی کیفیت محصولات کشاورزی بهخصوص در زمینه پرورش آبزیان هستند. در این پژوهش شبیهسازی یک قایق خودران مدل انجام شده است تا کنترل این نوع از شناورها را در محیطهای مختلفی مانند اسکلهها، سدها، بنادر، رودخانهها، زیستبومهای آبی و مزارع پرورش آبزی انجام داده و امکان بررسی و پایش وضعیت زیستمحیطی، عمق آب و شاخصههای مورد نیاز دیگر را فراهم آورد. موقعیت و زاویه حرکت قایق با استفاده از دادههای GPS و IMU تعیین شده است. مدل سیالاتی و نیرویی قایق به کمک ضرایب هیدرودینامیکی و آئرودینامیکی ارائه و در محیط متلب به کمک رانگ کوتای کلاسیک (RK4) شبیهسازی شده است. برای ارزیابی عملکرد قایق ربات خودران، یک مسیر مستطیل شکل با طول 20 متر در عرض 15 متر در یک استخر انتخاب شد و 4 گوشه این مستطیل بهعنوان نقطه مسیر به سامانه ناوبری معرفی گردید. بیشینه خطای موقعیت مکانی عرضی و طولی قایق ربات خودران بهترتیب cm 135 و cm 149 محاسبه شد. همچنین در آزمون کنترلر PID سرعت پیشروی با سرعت تنظیمی cm s-1 40 میانگین و انحراف معیار بهترتیب cm s-1 40 و cm s-12 بهدست آمد. مسیر حرکت قایق تقریباً بر روی مسیر شبیهسازی شده قرار داشت و نتایج بهدست آمده از دقت خوب این مدل حکایت دارد.
طراحی و ساخت
سید ایمان ساعدی؛ رضا علیمردانی؛ حسین موسی زاده؛ رضا صالحی
چکیده
افزایش نیاز به غذا لزوم اصلاح الگوی کشت با هدف بیشترین تولید محصول، با کمترین مصرف نهادهها و در هر شرایط اقلیمی را ضروری ساخته است. در این راستا، دستگاه کشت هیدروپونیک دوار خورشیدی مجهز به سامانه هوشمند آبیاری طراحی و ساخته شد. در این دستگاه که گیاهان در سینیهایی در محیط یک استوانه دوار، رو به محور مرکزی (محل نور مصنوعی) رشد میکنند ...
بیشتر
افزایش نیاز به غذا لزوم اصلاح الگوی کشت با هدف بیشترین تولید محصول، با کمترین مصرف نهادهها و در هر شرایط اقلیمی را ضروری ساخته است. در این راستا، دستگاه کشت هیدروپونیک دوار خورشیدی مجهز به سامانه هوشمند آبیاری طراحی و ساخته شد. در این دستگاه که گیاهان در سینیهایی در محیط یک استوانه دوار، رو به محور مرکزی (محل نور مصنوعی) رشد میکنند تراکم کشت تا حد زیادی افزایش مییابد، بخشی از انرژی مورد نیاز ازطریق پنلهای فتوولتائیک تأمین شده و آبیاری گیاهان (تماس سینیها با آب مخزن زیرین) با تشخیص نیاز آبی براساس برآوردهای فازی تبخیر و تعرق با ورودیهای دما، رطوبت هوا و نور صورت میگیرد. ارزیابی عملکرد سامانه با کشت کاهو در دو وضعیت آبیاری مبتنی بر تشخیص نیاز آبی (روش فازی) و بدون آن (روش On/Off) صورت گرفت. برطبق نتایج، در کشت فازی، گیاهان بهطور متوسط روزانه lit 2/18 آب را بهصورت تبخیر و تعرق از دست دادند. سامانه خورشیدی بهطور متوسط 51/16% از نیاز سالانه را تأمین نمود و در دو کشت فازی و On/Off بهترتیب 58/81% و 48/41% انرژی مورد نیاز (در زمستان) از تابش خورشیدی حاصل گردید. تمامی شاخصهای رشدی گیاه در کشت فازی بهشکل معنیداری از On/Off بهتر بود و برای تولید هر کیلوگرم محصول کاهو در کشت فازی نسبت به On/Off نیاز به 43% مساحت کمتر، 56% آب کمتر و 74% انرژی کمتر بود. در این سامانه در مقایسه با روش مزرعهای، تراکم کشت و میزان آب مورد نیاز برای پرورش هر بوته کاهو بهطور متوسط بهترتیب 12 برابر بیشتر و 15 برابر کمتر بود.
سید ایمان ساعدی؛ رضا علیمردانی؛ حسین موسی زاده
چکیده
برآورد میزان تابش خورشیدی در هواشناسی، کشاورزی و سامانههای مبتنی بر این منبع انرژی پاک و تجدیدپذیر اهمیت دارد. در این پژوهش از دمای روزانه که در دسترسترین داده هواشناسی است بهعنوان تنها پارامتر مورد نیاز در اقلیمهای مختلف، استفاده و با کمک شبکههای عصبیمصنوعی مدلهای پیشبینی تابش خورشیدی توسعه داده شد. معیارهای ارزیابی ...
بیشتر
برآورد میزان تابش خورشیدی در هواشناسی، کشاورزی و سامانههای مبتنی بر این منبع انرژی پاک و تجدیدپذیر اهمیت دارد. در این پژوهش از دمای روزانه که در دسترسترین داده هواشناسی است بهعنوان تنها پارامتر مورد نیاز در اقلیمهای مختلف، استفاده و با کمک شبکههای عصبیمصنوعی مدلهای پیشبینی تابش خورشیدی توسعه داده شد. معیارهای ارزیابی مدلها شامل R، RMSE و MAPE و نمودارهای پراکندگی مقادیر واقعی و پیشبینی شده بود. برای تأمین دادههای طولانیمدت و معتبر، ایالت واشنگتن در شمالغربی امریکا با 19 ایستگاه هواشناسی در اقلیمهای مختلف، انتخاب شد. ابتدا، یک ایستگاه با بیشترین داده معتبر برای توسعه شبکههای عصبی لحاظ شد. برای آن، مدلهایی با سه تابع آموزشی لونبرگ- مارکوارت (LM)، گرادیان توأم مقیاسشده (SCG) و تنظیم بیزین (BR) در حالات یک و دولایه پنهان با حداکثر 20 نرون در هرلایه (در مجموع 1260 مدل) توسعه داده شد و شش مدل برتر انتخاب گردید. این مدلها سپس در سایر ایستگاههای این ایالت سنجیده شد و در نهایت، دقیقترین و همه جانبهترین آنها برای ارزیابی میزان تابش خورشیدی در اقلیم مشهد بهعنوان نمونهای از اقلیم داخل کشور انتخاب شد. نتایج نشان داد که شبکههای عصبی بیزین دقیقترین پاسخ و الگوریتم SCG با بالاترین سرعتهای پردازش، کمترین دقت را در ایالت واشنگتن دارد. بررسی کارایی دقیقترین مدلها (شبکههای عصبی بیزین) در ایستگاه هواشناسی مشهد نیز حاکی از توانایی آن بود که نشان داد به کمک این شبکهها، با کمترین دادههای هواشناسی میتوان به برآورد مناسبی از تابش خورشیدی در اقلیمهای متفاوت دستیافت.
نازیلا طربی؛ حسین موسی زاده؛ علی جعفری؛ جلیل تقی زاده طامه
چکیده
درختچه استبرق که به وفور در مناطق گرمسیر ایران یافت می شود، در ساقه الیافی دارد که با مزایایی چون مقاومت بالا، داشتن لطافت و درصد بالای سلولز (75 درصد)، پتانسیل استفاده در ساخت کامپوزیت ها را دارا است. امروزه استحصال این الیاف مطابق شیوه سنتی انجام می شود که امری مشکل و هزینه بر است. بنابراین در این پژوهش با در نظر گرفتن لزوم حفظ ساختار ...
بیشتر
درختچه استبرق که به وفور در مناطق گرمسیر ایران یافت می شود، در ساقه الیافی دارد که با مزایایی چون مقاومت بالا، داشتن لطافت و درصد بالای سلولز (75 درصد)، پتانسیل استفاده در ساخت کامپوزیت ها را دارا است. امروزه استحصال این الیاف مطابق شیوه سنتی انجام می شود که امری مشکل و هزینه بر است. بنابراین در این پژوهش با در نظر گرفتن لزوم حفظ ساختار الیاف، روشی ماشینی برای جدایش این الیاف ارائه می شود که اساس کار آن مبتنی بر جدایش پوست ساقه با عبور اجباری از بین چند جفت تیغه است. ارزیابی عملکرد این ماشین در سه رطوبت (75، 65 و 55 درصد برمبنای تر) و شش سرعت تغذیه انجام گرفت. در رطوبت بیش از 75 درصد شیره از محل گره ها جاری شده و در رطوبت زیر 55 درصد پوست خشک شده، به ساقه می چسبد که در هر دو صورت امکان جدایش الیاف نیست. بیشترین بازده جدایش الیاف در رطوبت 75 درصد با سرعت 40 دور بر دقیقه تقریباً برابر 95 درصد بود. میانگین ظرفیت تغذیه ساقه به داخل ماشین در رطوبت های 75، 65 و 55 درصد بهترتیب تقریباً برابر 46، 37 و 28 کیلوگرم بر ساعت بوده و از حدود 22 کیلوگرم ساقه با رطوبت 75 درصد، یک کیلوگرم الیاف استحصال می شود. میانگین حداکثر توان مصرفی بر واحد جرم ساقه در رطوبت های 75، 65 و 55 درصد بهترتیب برابر 1/64، 1/70 و 1/85 وات برگرم در سرعت 45 دور بر دقیقه بود. علت افزایش توان مصرفی بر واحد جرم با کاهش رطوبت، سفت شدن و چسبیدن پوست به ساقه و در نتیجه سخت تر جداشدن آن است.
