Table of content

University of Thi-Qar Journal for Engineering Sciences

مجلة جامعة ذي قار للعلوم الهندسية

ISSN: 26645564/26645572
Publisher: Thi-Qar University
Faculty: Engineering
Language: English

This journal is Open Access

About

University of Thi-Qar Journal for Engineering Sciences is a refereed scientific journal Established in 2009 accepts articles from inside and outside Iraq in different engineering sciences. These articles should not be submitted for publication in any scientific journal or conference proceedings.

Loading...
Contact info

utjeng@utq.edu.iq

Table of content: 2013 volume:4 issue:2

Article
CONTROLLR MODELLING AND DESIGN OF ROTATIONAL SPEED FOR INTERNAL COMBUSION ENGINE

Authors: Raoof M. Radhi --- Emad Q. Hussien
Pages: 1-13
Loading...
Loading...
Abstract

This paper proposes a controller design of a nonlinear model of an internal combustion engine based on linear quadratic regulator (LQR) technique. The design takes into consideration the effect of external disturbances that occurs during the operation of system. The equations of motion are linearized according to the perturbation theory in order to inspect the dynamic stability of the engine motion, and the subsequent design of appropriate feedback controllers for the system, which can be obtained by solving the LQR problem. The results show that the proposed controller has good performance and stability than PID controller. The simulations have been carried out in Matlab/Simulink environment.يهدف البحث الى تصميم سيطرة على النموذج اللا خطي لمنظومة محرك الاحتراق الداخلي على أساس تقنية LQR. يأخذ التصميم بنظر الاعتبار الاضطرابات الخارجية المؤثرة على عمل المحرك , ويمر على تحول المعادلات الحركة الى النموذج الخطي حسب نظرية الاضطراب ومن ثم دراسة الاستقرار الديناميكي لاداء المحرك وبالتالي تصميم منظومة مناسبة لوحدة تحكم ردود الفعل من خلال معالجة معوقات تطبيقLQR. أظهرت النتائج البحث ان وحدة التحكم المقترحة قد ادت الى تحسن واضح في اداء والاستقرارية المنظومة بالمقارنة مع المسيطر PID , علما ان عملية المحاكاة قد تمت في اطار MATLAB / SIMULINK.


Article
Study the Effect of Filler in Flash Welding of Copper Wire on Microhardness and Microstructure
دراسة تاثير المادة المالئة في لحام الومضة لاسلاك النحاس على الصلادة والبنية المجهرية

Loading...
Loading...
Abstract

The aim of this work is to recognize the bonding by flash welding of high conductor wire (2mm) which produced in UR Company of Nasseryah. The butt welding joint of this wire was completed with mixed dendritic structure including some defects (cracks and porosity). The hardness of the region is high the base structure due to existing copper oxide phase. When Filler metal alloy (silver-copper alloy) type BAg2 is used during welding the welding zone will contain three types of bonding phases, one of these phases will decrease the hardness of the structure in comparing with the base. The all structure was defect free. الهدف من البحث للتعرف على منطقة الربط الناتجه عن لحام الومضة (Flash Welding) لسلك نحاسي قطره 2 ملم عالي التوصيل الكهربائي ينتج في شركة اور العامة للصناعات الهندسية في الناصرية. عند اجراء عملية اللحام بدون استخدام مادة مالئة فأن منطقة الربط تكون عبارة عن بنية شجيريه Mixed Dendritic Structure)) تحتوي بعض العيوب كالتشققات و المسامات حيث تبين لنا من خلال فحص الصلادة ان قيم الصلادة في منطقة الربط اعلى من الاساس لوجود طور اوكسيد النحاس. اما عند استخدام مادة مالئة مكونه من سبيكة الفضة و النحاس والكادميوم والخارصين نوع ((BAg2 فأن منطقة الربط سوف تحتوي على ثلاث اطوار . احد تلك الاطوار يؤدي الى خفض صلادة المنطقة عن الاساس ولكن الوصلة تكون خالية من العيوب.

Keywords


Article
تقييم مقاومة التربه من خلال فحص التربه الصدمي

Loading...
Loading...
Abstract

يقدم هذا البحث دراسة لتقييم مقاومة التربة من خلال الفحص الصدمي بأستخدام جهاز (clegg Impact ) حيث استخدمت تربة صنف (ML) حسب نضام التصنيف الموحد وحضرت النماذج بكثافات جافة مختلفة ومحتوى رطوبي متغير باستخدام طريقة الرص القياسي والرص المطور ثم تم ايجاد قيم الفحص الصدمي لنماذج التربة المختلفة ومقارنتها مع معاملات القص للتربة (shear strength parameters ) التي تم ايجادها من خلال فحص القص المباشر ومقاومة الانضغاط غير المحصور وكذلك تم عمل تقييم للمقاومة اعتمادا على قيم الفحص الصدمي (C.I)، بالاضافة الى ذلك تم تحديد مدى كفاءة أستخدام الجهاز لتربة ذات طبقات بكثافات مختلفة ووجد بانه كفوء لمدى تربة يصل لـ50سم وفي حالة وجود طبقات بسمك اكبر فأنه يقترح عمل حفرة وانزال الجهاز للاسفل للقياس كل 50 سم, أو أستخدام جهاز بمطرقة ذات وزن أكبر .

Keywords


Article
New Base and Burner Design for Utilizing the Compound Gases with Spilled Oil at Using Power Chimney Techniques
تصميم جديد لقاعدة وضرام للاستفادة من الغازات المصاحبة للنفط المستخرج باستخدام تقنية برج القدرة

Loading...
Loading...
Abstract

The renewable or non-renewable modern energy kinds have many shapes to utilize power generation. The power chimney tower is one of them developed by low losses, simple and has high facilities that used in spilling oil and/or oil refinery stations and to save clean environment. In this paper, new base design of power chimney used to increase the utilized energy by increasing the number of burners in addition to introducing new burner design by adding directional vanes. Many parameters influencing the system operation were exactly studied to predict new operation phenomenon. This fundamentally depends the combustion of gases compound the spilled oil. Velocity distribution is the important parameter which gives the first prediction to put the position of erection of power turbine, made or not. The numerical analysis was presented by using GAMBIT and FLUENT 6.3 to predict the high velocity at the expansion of chimney near the Centre of burned gases cover collector. This position is very suitable for promoting and building the power turbine since the velocity was high when the compounded gases is combusted (that there components are the methane gas with other friendly gases and waste). Also, it is concluded that there are high temperature increased by using the new burner design reach (1400-1800) K in comparison with old design without swirlers. It is easy to erect steam or gaseous boiler in contact with furnace for utilizes the heat generated in electrical power generation. So, the other factors, temperature and pressure were studied to coincide with previous papers in this field. The validity of this study was done by comparison to same flow rate of air/fuel ratio of previous study findings to give similar results of parameters. هناك عدة انواع واشكال من الطاقات المتجددة وغير المتجددة لتوليد الكهرباء منها. وبرج مدخنة القدرة احد هذه الانواع التي طورت بالمفاقيد القليلة والسهولة والامتيازات الكثيرة لها لتوليد الطاقة من الغازات المصاحبة للنفط المستخرج في العراق وغيره من الطاقات والطرق الواعدة لأستثمار امثل للوقود المتطاير في الهواء وكذلك تخليص البيئة من اثاره السلبية. في هذا البحث, تمت دراسة العوامل المهمة التي لها تأثيراً مباشراً على عمل منظومة القدرة والتي تعمل بشكل اساسي اعتماداً على حرق الغازات المصاحبة للنفط المستخرج. تم انشاء تصميم جديد لضرام وقاعدة فرن القدرة بإدخال تقنية الدوران المحوري لزيادة كفاءة الاحتراق. تم دراسة عدة عوامل اهمها توزيع السرعة الذي ينبئ أولاً بموقع تنصيب ترباين القدرة ومكان تنصيبه. تم تقديم تحليل عددي وباستخدام برنامج الكامبت والفلونت للتنبؤ بمكان أعلى سرعة قرب توسع المدخنة في مركز قاعدة غطاء مجمع الغازات المشتعلة. حيث إن هذا المكان هو الأكثر ملائمة لبناء ترباين القدرة ودعمه لكون سرع الهواء قد وصلت إلى مديات عالية عند حرق الغازات المصاحبة للنفط والتي تكون على الاغلب مكونة من غاز الميثان وغازات وشوائب مصاحبة. كذلك استنتجنا زيادة عالية في درجات الحرارة المتولدة عند استعمال التصميم الجديد للضرام والقاعدة لمديات تقرب من 1400-1800 درجة حرارية مطلقة عند استخدام نفس الوقود ونفس الكمية . ايضاً يمكن الاستفادة من حرارة الفرن بنصب مرجل بخاري او غازي لتوليد الكهرباء. كذلك تمت دراسة العوامل الأخرى المؤثرة على كفاءة المنظومة مثل درجة الحرارة وفرق الضغط وتبين إنها متوافقة لما تم دراسته سابقاً من قبل الباحثين في أدبيات الموضوع. و للتحقق من صحة الدراسة تمت المقارنة مع نتائج دراسة سابقة باستخدام نسب مماثلة للهواء/الوقود وتبين الحصول على قيم مقاربة لعوامل الدراسة المختلفة.

Keywords

Power --- Chimney --- Burner --- Oil.


Article
A Study on a Developed Electro-Mechanical Epicyclic Power-Drive (EMEC) for Hybrid Electric Vehicles (HEV)
دراسة تطوير وحدة حركة كهروميكانيكية تعمل بشكل تفاضلي لنظام القدرة في السيارات الكهربائية الهجينة.

Authors: Abdul Baki K. Ali
Pages: 30-47
Loading...
Loading...
Abstract

Hybrid electric vehicles (HEV) draw much attention during the last years due to the need for alternative power resources with reduced emissions. The major disadvantages of HEV are the heavy weight, high cost and complicated control strategies. This paper focuses on a developed design for electro-mechanical differential unit. Most designer uses differential block as a mechanical linkage between two power sources. In this paper the differential unit is modified to do more than linkage. It acts as a continuously-varying-transmission (CVT), electric motivation unit and power regeneration unit. This of course leads to more compact and light weight vehicles. The developed model uses three main units: Synchronous block, Differential block, and Induction block the three blocks are combined in a compact design. Mechanical-electrical power transformation is carried out through the synchronous block which acts also as regeneration unit during braking. On the other hand electrical- mechanical transformation is carried out through the induction unit. The differential unit plays the role of smart linkage between the synchronous and the induction units. Simulation through Matlab-simulink is carried to show the validity of the model. The developed model proved to satisfy the properties of CVT and driving demands torques.لقد جذبت السيارات الكهربائية الهجينة اهتماما متزايدا خلال السنوات الاخيرة بسبب الحاجة الى مصادرة طاقة بديلة اقل تلوثا . لكن من ابرز عيوبها هو ثقل وزنها وكلفتها العالية مع انظمة السيطرة المعقدة. استخدم بعض المصممون النموذج التفاضلي كوسيلة ربط بين الحمل من جهة وبين مصدرين للطاقة من جهة اخرى . في هذا البحث تم تطوير النموذج التفاضلي ليكون اكثر من وسيلة ربط . انه يعمل كمغير سرعة مستمر CVT ووحدة تحريك كهربائي ووحدة استرجاع للطاقة مما يؤدي الى سيارة اقل حجما ووزنا. يتكون النموذج المقترح من ثلاث وحدات هي الوحدة التزامنية والوحدة التفاضلية والوحدة الحثية. يتم التحويل الميكانيكي-الكهربائي من خلال الوحدة التزامنية والتي تؤدي ايضا دور استرجاع الطاقة اثناء الفرملة . بينما يتم التحويل الكهربائي-الميكانيكي من خلال الوحدة الحثية. تعمل الوحدة التفاضلية كوحدة ربط بين الوحدتين التزامنية والحثية. لقد اجريت محاكاة للنظام باستخدام برنامج ( Matlab-simulink ) لاثبات فعالية النموذج .لقد لبى النموذج المقترح خواص مغير السرعة المستمر CVT مع عزوم التحريك المطلوبة.


Article
Use of Neural Networks to Predict Ultimate Strength of Circular Concrete Filled Steel Tube Beam-Columns
استخدام الشبكات العصبية في تقدير المقاومة القصوى للعتبات - الاعمدة ذات مقطع انبوب حديدي دائري مملوء بالخرسانة

Loading...
Loading...
Abstract

Artificial neural networks (ANNs) are useful computing system which can be trained to learn complex relationship between two or more variables. It learns from examples and storage the knowledge for future use. In this study, a model for predicting the ultimate strength of circular concrete filled steel tube (CCFST) beam-columns under eccentric axial loads has been developed in ANN. The available experimental results for 181 specimens obtained from previous studies were used to build the proposed model. The predicted strengths obtained from the proposed ANN model were compared with the experimental values and current design provision for CCFST beam-columns (AISC and Eurocode4). Results showed that the predicted values by the proposed ANN model were very close to the experimental values and were more accurate than the AISC and Eurocode4 values. As a result, ANN provided an efficient alternative method in predicting the ultimate strength of CCFST beam-columns.ان الشبكات العصبية نظام مفيد ممكن تدريبه ليتعلّم العلاقات المعقدة بين عدة متغيرات من خلال إدخال مجموعة من الامثلة الحقيقية. ان الهدف الرئيسي من الدراسة الحالية هو بناء شبكة عصبية لتقدير مقاومة العتبات -الأعمدة ذات مقطع انبوب حديدي دائري مملوء بالخرسانة والمعرّضة الى أحمال ضغط لامركزية. وقد استعملت النتائج المختبرية لـ(181) عيّنة (مستخلصة من بحوث سابقة) في بناء الشبكة المقترحة. وقورنت القيم المقدّرة من هذه الشبكة مع القيم المختبرية ومع القيم المحسوبة على ضوء شرط التصميم في الكودين العالميين AISC و Eurocode4. لقد أظهرت النتائج أن القيم المقدّرة من الشبكة المقترحة كانت قريبة جداً من القيم المختبرية وكانت أدقّ من القيم المحسوبة حسب مواصفات الكودين المذكورين. وبالتالي فانه من الممكن استخدام الشبكات العصبية في تقدير مقاومة مثل هذا النوع من العتبات - الأعمدة.


Article
Analysis of High Strength Concrete Circular Columns under Axial and Lateral Loading Combinations
تحليل الأعمدة الدائرية ذات المقاومة العالية تحت التاثير المشترك للأحمال المحورية والجانبية

Loading...
Loading...
Abstract

Columns are vertical compression members which carry primarily axial Compression load. The axial load may be associated with bending moments in one or two directions. Analysis of high strength concrete columns with circular cross section and spiral transverse reinforcement was presented in this paper. A computer program was used to do the analysis of high strength circular concrete columns. The variables considered in this article were concrete strength ranging from 55 MPa to 80MPa, volumetric ratios of steel used to confine the core concrete, amount of main reinforcement and axial load level. The results indicate that as increase in the amount of lateral steel, main steel, axial load and increase in concrete strength resulted in increases in strength capacity of column. The deformability of high-strength concrete columns can be improved significantly through confinement. The results obtained in this research are agreed with results obtained by experimental and analytical study conducted by other authors.الأعمدة هي أعضاء إنشائية عائدة تصمم لتتحمل قوى الانضغاط . في بعض الأحيان تصاحب الأحمال المحورية أحمال اخرى تؤدي إلى تكوين عزوم باتجاه واحد أو باتجاهين. تحليل الأعمدة الدائري ذات مقاومة الكونكريت العالية والتسليح الحلزوني بالنسبة للتسليح العرضي هو موضوع الدراسة في هذا البحث. المتغيرات التي تم دراستها في هذا البحث هي مقاومة الكونكريت والتي تتراوح بين ( 55- 80) ميكاباسكال, نسبة حديد التسليح العرضي , كمية حديد التسليح الطولي ونسبة القوة المحورية . برنامج حاسوبي تم انشائة لهذا الغرض. بينت النتائج بان زيادة حديد التسليح العرضي والطولي وزيادة مقاومة الكونكريت و نسبة القوة المحورية يؤدي الى زيادة في مقاومة الأعمدة الكونكريتية. يمكن زيادة كفاءة استخدام الكونكريت ذو المقاومة العالية من خلال استخدام كميات مناسبة من الحديد العرضي. النتائج التي تم الحصول عليها متوافقة الى حد ما مع نتائج عملية وتحليلية لباحثين آخرين.


Article
Dynamic Analysis of non-Prismatic Beam under non-Concentric Axial Force by using The Differential Transformation Method
التحليل الديناميكي لعارضة غير منتظمة المقطع معرضة لاحمال ضغط لا محورية باستخدام طريقة النقل التفاضلي

Loading...
Loading...
Abstract

In this study, the dynamic analysis of non-prismatic simply-supported Euler-Bernoulli beam subjected to non-concentric compressive axial force has been presented. Kinetic and potential energy expressions of the model are derived. Hamilton’s principle is used to obtain the governing equations of motion. The fourth order differential equation with variable coefficient of the beam dynamics and buckling is solved using Differential Transform Method (DTM) to obtain mode shape, natural frequencies and buckling load of the system. The computer package Mathematical is used to write a program to calculate the natural frequencies, buckling load and the mode shapes. The effects of the taper ratio, eccentricity, and bucking load are investigated. The results are compared with the results of the analytical solution where a very good agreement is observed. The results show that the natural frequencies of prismatic and non-prismatic beam decreased when the compressive axial force increased. Also, the results show that when the taper ratio and eccentricity increased, the natural frequency of non-prismatic increases. The buckling load factor decreases when the taper ratio increases. في هذا البحث تم عرض التحليل الديناميكي لعارضة(Euler-Bernoulli) غير منتظمة المقطع مسندة إسناد بسيط معرضة لأحمال ضغط لا محورية. تم اشتقاق معادلات الطاقات الحركية والكامنة للنموذج. وقد استخدم مبدأ هاملتون للحصول على المعادلات التي تحكم الحركة. معادلة الحركة الديناميكية ومعادلة الانبعاج للعارضة هي معادلة تفاضلية من الدرجة الرابعة وبمعاملات متغيرة تم حلها باستخدام طريقة النقل التفاضلي (DTM) لإيجاد الترددات الطبيعية, أشكال النسق, حمل الانبعاج للمنظومة. برنامج Mathematical استخدم لكتابة برنامج لحساب كل من الترددات الطبيعية, حمل الانبعاج بالإضافة إلى أشكال النسق. تأثير كل من الانحراف, اللامركزية تم تخمينها. النتائج قورنت مع نتائج التحليل النظري المتوفرة ويلاحظ توافقا جيدا جدا. النتائج بينت بان الترددات الطبيعية تقل بزيادة أحمال الانضغاط للعارضة ذات المقطع المنتظم وغير المنتظم وكذلك بينت النتائج بان الترددات الطبيعية تقل بزيادة نسبة الانحراف و اللامركزية للعارضة غير منتظمة المقطع . معامل حمل الانبعاج يقل بزيادة نسبة الانحراف.


Article
Some Mechanical Properties of Retempered High Strength Concrete

Loading...
Loading...
Abstract

Iraq climate is characterized by the temperature increase during most of the months. The ambient temperatures are considered the most important factor that effects the production, properties and durability of the concrete. This study aims to evaluate the effect of retempering concrete after 60 minutes from cast by three different methods (retempring by water, retempring by Superplasticizer (G51) and retempring by remixing) on some of the mechanical properties of High Strength Concrete (HSC). In this work, different tests methods are adopted such as compressive strength, splitting tensile strength, ultrasonic pulse velocity and a hammer rebound Schmidt tests. These tests are investigated at different ages (7, 14, 28, and 56 days). The results show the high strength concrete that retempered by superplasticizer )G51 ( leads to higher strengths, higher Ultrasonic Pulse Velocity (UPV) and higher hammer rebound than direct cast. The rate of increase in the mechanical properties of the high strength concrete that retempered by G51 relative to direct cast concrete at age 56 days were 28.29% ,16.37%, 2.76%,and 16.02% for compressive strength, splitting strength, Ultrasonic Pulse Velocity (U.P.V.) and hammer rebound respectively. While the concrete that retempered by water leads to lower strengths , lower Ultra Sonic Pulse Velocity (UPV) and lower hammer rebound than the other mixes. For the High Strength Concrete (HSC) mixes, the compressive strength and splitting tensile strength are closely related to UPV with a high correlation coefficient, R2. يتميز مناخ العراق بارتفاع درجات الحرارة خلال معظم اشهر السنة ، حيث تعتبر درجة الحرارة المحيطة من اهم العوامل التي تؤثرعلى انتاج وخواص وديمومة الخرسانة . هذه الدراسة تهدف لتقييم بعض الخواص الميكانيكية للخرسانة عالية المقاومة ودراسة تاثير اعادة تطبيع الخرسانة على هذه الخواص بعد 60 دقيقة من الخلط وبثلاثة طرق مختلفة (اعادة تطبيع بالماء , اعادة تطبيع بالمضاف (G51), و اعادة تطبيع بأعادة الخلط بدون اي اضافة) . تم خلال هذا العمل تبّني عدة فحوص مختلفة مثل فحص مقاومة الانضغاط ,فحص مقاومة شد الانشطار, فحص سرعة الذبذبات فوق الصوتية و فحص الارتداد بأستخدام مطرقة شميدت ولعدة اعمار من الفحص (7,14,28,56) يوم. اظهرت النتائج ان خلطات الخرسانة التي أعيد تطبيعها بالمضاف (G51) اعطت اعلى مقاومة واعلى سرعة للذبذبات فوق الصوتية واعلى رقم للارتداد بمطرقة شميدت. حيث بلغت نسبة التحسن (28.3% و16.37% و2.76% و16.02%) لمقاومة الانضغاط و الانشطار وسرعة الذبذبات فوق الصوتية وفحص الارتداد بأستخدام مطرقة شميدت على التوالي ولعمر 56 يوم مقارنة بالخرسانة التي تم صبها مباشرة. بينما اثبتت النتائج ان الخرسانة معادة التطبيع بالماء تمتلك اقل مقاومة مقارنة بالخلطات الاخرى. فيما يتعلق بالخرسانة عالية المقاومة اثبتت النتائج ان هناك ارتباطا وثيقا بين مقاومة الانضغاط والانشطار و فحص الموجات فوق الصوتية من خلال عامل الارتباط R2.

Keywords


Article
Analysis of Turbulent Free Convection in Enclosure with Conductive Partitions
تحليل الحمل الاضطرابي الحر داخل حيز بوجود حواجز موصلة للحرارة

Loading...
Loading...
Abstract

A numerical method is presented to investigate the turbulent free convection inside an enclosure with partitions. The conductive partitions were located at the bottom wall. The Navier-Stokes and energy equations besides to the kinetic and dissipation equations were discretized by using a finite volume method. The solution of these equations was made via constructing a Fortran 90 computer program. The turbulence in the flow was modeled by using a k-ε model. The obtained results show that the conductive partitions represented a key factor for enhancing the rate of heat transfer. Also the results showed that the partitions height has more effect on enhancing the rate of heat transfer compared with the partitions thickness. The height of partitions were ranged from 0.25≤ h ≤ 0.65 and the width from 0.07 ≤ w ≤ 0.13. The enclosure was partially heated and the range of the considered values of Rayleigh number was up to 1014. The maximum rate of heat transfer is enhanced by 35% with increasing partitions height up to h= 0.65.تم استخدام طريقة عددية لدراسة الحمل الاضطرابي الحر داخل حيز يحتوي على عوائق. تم تثبيت العوائق على الجزء السفلي المعزول. معادلات نافير- ستوكس ومعادلة الطاقة بالإضافة الى معادلات الطاقة الحركية للاضطراب ومعدل تبددها تم تحويلها الى معادلات جبرية باستخدام طريقة الحجم المحدد ومن ثم تم حلها بتصميم برنامج حسابي بلغة فورتران 90. تأثير الاضطراب على الجريان تمت نمذجته باستخدام موديل الاضطراب (k-ε). اوضحت النتائج التي تم الحصول عليها ان العوائق الموصلة للحرارة مثلت عاملاً ذو تأثير مباشر على تحسين معدل انتقال الحرارة وتبين ايضاً ان طول هذه العوائق له تأثير اكبر على تحسين معدل انتقال الحرارة مقارنة بسمك هذه العوائق. تراوح استخدام العوارض المستخدمة بين 0.25≤ h ≤ 0.65 بينما تراوح العرض بين 0.07 ≤ w ≤ 0.13 والحيز كان مسخن جزئياً واجريت الدراسة الحالية لقيم مختلفة من عدد رايليه وصلت الى 1014. اعلى معدل لانتقال الحرارة تم تحسينه بنسبة 35% عند زيادة ارتفاع الحاجز الى h= 0.65.

Table of content: volume:4 issue:2