نام پژوهشگر: محمد خلیل زاده

شبیه سازی جریان سیال و انتقال گرما در قالب ریخته گری مداوم تختال
thesis وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی اصفهان 1390
  محمد خلیل زاده   احمد صابونچی

ریخته گری مداوم در سه دهه گذشته اهمیت روزافزونی در تولید فولاد داشته است و امروزه مهمترین گام صنعتی در تولید فولاد است. پدیده های جریان سیال و انتقال گرما در قالب ریخته گری مداوم خیلی پیچیده هستند و تاثیر قابل توجهی روی کیفیت تولید می گذارند. بنابراین، فهم پدیده های جریان سیال و انتقال گرما در قالب ریخته گری مداوم مهم می شود. به ویژه اندازه ضخامت پوسته جامد شده در خروجی قالب بسیار مهم است. زیرا پوسته جامد شده باید به اندازه کافی ضخیم باشد تا در برابر فشار فرواستاتیکی فولاد مذاب مقاومت کند. بعلت دمای بسیار بالای فرایند، اندازه گیری مستقیم توزیع سرعت و دما دشوار می باشد. لذا شبیه سازی عددی یک ابزار مهم است و دانسته های کاملتری ارائه می کند. در این تحقیق، مدلی بر پایه شرایط فنی و عملیاتی ریخته گر تختال در واحد ریخته گری مداوم شرکت فولاد مبارکه معرفی می شود. یک مدل ریاضی سه بعدی برای شبیه سازی جریان متلاطم و انتقال گرما در قالب ریخته گری مداوم تختال با نازل دو شاخه ای، با استفاده از نرم افزار حجم محدود فلوئنت ایجاد شد. از نرم افزار گمبیت برای ایجاد هندسه و تولید شبکه استفاده شد. برای پیش بینی درست الگوی جریان در قالب، حوزه حل شامل نازل، قالب و بخش کوچکی از ناحیه خنک سازی ثانویه در نظر گرفته شد. جریان متلاطم بطور ریاضی با استفاده از معادلات ناویر- استوکس متوسط شده رینولدز توصیف می شود. مدل قابل درک و مدل تنش رینولدز برای تقریب زدن این معادلات استفاده می شود. تکنیک انتالپی- تخلخل برای فرایند انجماد استفاده شده است که یک جمله چشمه ناشی از قانون دارسی در محیط متخلخل، به معادلات اندازه حرکت و تلاطم اضافه می شود. به دلیل مشکلات همگرایی در شبیه سازی فرایند انجماد (به دلیل استفاده از تکنیک انتالپی- تخلخل)، مسئله بصورت گذرا حل گردید. معیار همگرایی، برقراری بالانس انرژی روی مرزهای ناحیه حل است.از نتایج بدست آمده، کمیت های سرعت جریان، ارتفاع تلاطم سطح مذاب، دما و ضخامت پوسته جامد تعیین گردیدند. جریان های بازچرخشی بالایی و پایینی به خوبی پیش بینی شدند. میزان نوسانات سطح مذاب با استفاده از توزیع فشار در امتداد سطح آزاد بر مبنای بقای انرژی پتانسیل محاسبه شد. توزیع دما بشدت به توزیع سرعت وابسته است. توزیع یکنواخت دما در قالب بدست آمد که برای کیفیت تختال مهم است. مدل تنش رینولدز با وجود هزینه محاسباتی بیشتر (حافظه و زمان پردازش)، هیچ مزیتی نسبت به مدل نداشت. این به دلیل حساسیت بیشتر مدل تنش رینولدز به اندازه شبکه، روش گسسته سازی معادلات و تنظیمات حل کننده چند شبکه ای می باشد. در مقایسه با نتایج تجربی، ضخامت پوسته جامد روی وجه پهن تختال به خوبی پیش بینی شد. هرچند نتایج بدست آمده روی وجه باریک، اختلاف زیادی با داده های تجربی دارد. پارامترهای سرعت جریان، ثابت ناحیه خمیری و پروفیل شار گرما در دیوار قالب بیشترین تاثیر را روی فرایند انجماد دارند. بویژه اندازه ثابت ناحیه خمیری اثر بزرگی روی اندازه ضخامت پوسته جامد و میزان رشد آن دارد.

مسئله زمانبندی پروژه با محدودیت منابع تحت تابع هدف کمینه سازی مجموع هزینه های جریمه تاخیر استفاده از منابع با استفاده از الگوریتم های فراابتکاری
thesis وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه علم و فرهنگ - دانشکده مهندسی صنایع 1392
  رامین گلستانه   عزیزاله جعفری

چکیده مسئله زمان بندی پروژه با محدودیت منابع یکی از موضوع های مهم حوز? زمان بندی پروژه می باشد. بنابراین، هدف این پایان نامه مطالعه یک مسئله خاص و جدید زمان بندی پروژه با محدودیت منابع است که تابع هدف آن، کمینه سازی مجموع هزینه های جریمه تأخیر استفاده از منابع است. در این مسئله که در پروژه ها کاربرد زیادی هم دارد، فرض می شود که منابع تجدیدپذیر نظیر جرثقیل و ماشین های حفاری، محدود و پرهزینه هستند و در پروژه های دیگر استفاده می شوند، بنابراین آنها را باید اجاره کرد و نمی توان تمام وقت آنها را در اختیار یک پروژه قرار داد. به عبارت دیگر، زمان مشخص و از پیش تعیین شده برای در اختیار گرفتن این منابع و همچنین موعد مقرر برای برگرداندن آنها وجود دارد؛ طوری که هیچ منبعی پیش از زمان تعیین شده در دسترس نیست، اما پس از انقضای مهلتِ از پیش تعیین شده، می توان این منابع را با توجه به نوعشان با پرداخت جریمه همچنان در اختیار داشت.همچنین، فرض می شود که از هر منبع بیش از یک واحد در دسترس می تواند قرار گیرد. این مسئله را در قالب مسئل? برنامه ریزی خطیِ عدد صحیح مدل خواهیم کرد. از آنجا که مسئل? زمان بندی پروژه با محدودیت منابع np-hard است و مسئل? ما نیز شرایطی خاص و تعمیم یافته از آن است و نیز روش های دقیق فقط برای شبکه های کوچک مناسب می باشند، بنابراین الگوریتم های فراابتکاری برای این مسئله رویکردهای عملی و بهتری هستند. از این رو، ما در این پایان نامه از الگوریتم های فراابتکاری استفاده کرده ایم. مسئل? تعریف شده در این پایان نامه خود به دو زیر مسئله تقسیم می شود. در مسئله اول که فقط منابع تجدیدپذیر را در نظر می گیریم، برای حل مسئله در شبکه های نزدیک به دنیای واقعی از الگوریتم شبیه سازی تبرید (sa) استفاده می کنیم. در نهایت، برای اعتبارسنجی مدل و روش حل از رویکردهایی همچون مقایس? چند الگوریتم فراابتکاری با هم و نیز آزادسازی محدودیت منابع بهره می بریم. بدین ترتیب که ابتدا الگوریتم sa پیشنهادی را با الگوریتم های ژنتیک (ga) و جست وجوی ممنوعه (ts) مقایسه می کنیم و سپس برای اعتبارسنجیِ هرچه بیشتر، محدودیت منابع را حذف می کنیم و مسئله را به مسئل? زمان بندی پروژه (psp) تبدیل می کنیم و مجدداً الگوریتم sa پیشنهادی را هم با روش دقیق هم با الگوریتم های ga و ts مقایسه می نماییم. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که هم مدل و هم روش حل، اعتبار بالایی دارند. در مسئله دوم که کاملاً شبیه مسئله اول است، علاوه بر منابع تجدیدپذیر، منابع تجدیدناپذیر را نیز در نظر می گیریم و به دنبال کمینه سازی مجموع هزینه های منابع خواهیم بود. در این مسئله برای حل از الگوریتم فراابتکاری ایمنی مصنوعی (aia) استفاده می کنیم و برای ارزیابی عملکرد این الگوریتم نیز مقادیر تابع هدف حاصله از آن را با پاسخ های حاصله از الگوریتم شبیه سازیِ تبرید مقایسه می نماییم. نتایج حاکی از آن است که الگوریتمِ پیشنهادی کارایی مناسبی دارد.

طراحی، شبیه سازی و ساخت یک مبدل dc-dc با نسبت تبدیل بالا
thesis وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی - دانشکده برق 1393
  محمد خلیل زاده   عباس هوشمند ویکی

در این پایان نامه یک ساختار جدید برای مبدل dc-dc افزاینده با نسبت تبدیل بالا ارائه شده و عملکرد مدار پیشنهادی با مدل¬های مشابه قبلی مقایسه گردیده است. نحوه کارکرد این مبدل در دو مود هدایتی پیوسته و ناپیوسته مورد بررسی قرار گرفته و رابطه نسبت تبدیل برای هر دو مود استخراج شده است. ضمنا روابط مربوط به شرایط مرزی نیز محاسبه شده اند. با استفاده از روابط حاصله از تحلیل مدار، نسبت دورهای سلف تزویج با هدف کاهش تنش ولتاژی روی قطعات مدار بهینه سازی شده است. برای بررسی صحت عملکرد مبدل پیشنهادی، مدار آن با استفاده از نرم افزار pspice شبیه سازی شده است. برای آزمایش تجربی یک نمونه آزمایشگاهی با توان 250وات و ولتاژ خروجی 400ولت ساخته شد. علاوه بر اینکه نتایج شبیه سازی عملکرد مبدل طراحی شده با نتایج نمونه¬های مشابه قبلی قابل مقایسه و در برخی موارد نشان دهنده مزیت این طراحی بود، با نتایج تجربی حاصل از مبدل ساخته شده نیز، انطباق مناسبی نشان داد. مبدل پیشنهادی دارای نسبت تبدیل بالا، قابلیت بازیابی انرژی اندوکتانس پراکندگی سلف تزویج، محدودسازی تنش ولتاژی سویچ فعال، کنترل ساده و بازده بالای 90% می¬باشد. کاهش تنش ولتاژی روی سویچ سبب شده تا بتوان از سویچ با درجه ولتاژی پایینی استفاده نمود که این امر خود سبب کاهش هزینه و همچنین افزایش بازده نهایی مبدل شده که ناشی از کاهش تلفات سویچ می¬باشد.