دانشگاه کاشانمهندسی و مدیریت انرژی2345-29513420230129Islanded Micro-Grid Modeling and Optimization of its Operation Considering Cost of Energy not Served by an Enhanced Differential Search Algorithmمدلسازی ریزشبکه جزیرهای و بهینهسازی بهرهبرداری آن با لحاظکردن هزینۀ عدم تأمین بار با استفاده از الگوریتم مهاجرت اصلاحشده213113326FAمیثمهمتیدانشگاه آزاد اسلامی، واحد مهدیشهرنیماامجدیدانشگاه سمنانمهدیاحساندانشگاه صنعتی شریفJournal Article20230129This paper presents a comprehensive operation model for micro grids operating in the islanded mode. Various energy sources including diesel engine generator, micro turbine, wind turbine and photovoltaic cell as well as battery storage and AC/DC rectifier/inverter are included in the modeling of the micro grid. Fuel costs, emission costs, and operation and maintenance costs of these sources as well as their operating limits and characteristics and cost of energy not served are considered in the proposed model. Furthermore, an enhanced differential search algorithm (EDSA) is presented to solve the optimization problem of MG operation. The numerical results obtained from the proposed solution approach for test cases with real world data are compared with the results of several other recently published optimization methods. These comparisons confirm the validity of the developed approach.در این مقاله، یک مدل ریاضی برای بهرهبرداری ریزشبکه در حالت جزیرهای ارائه میشود. منابع تولیدی شامل سلولهای خورشیدی، دیزلژنراتور، مجموعه باتری و همچنین مبدل دوطرفۀ AC به DC، در مدلسازی ریزشبکه در نظر گرفته شدهاند. هزینههای سوخت، هزینههای آلودگی، هزینههای تعمیر و نگهداری این منابع تولیدی و هزینۀ عدم تأمین بار ریزشبکه بههمراه محدودیتهای بهرهبرداری و مشخصههای تجهیزات، در مدل پیشنهادی لحاظ شده است. همچنین یک الگوریتم مهاجرت اصلاحشده برای حل مسئلۀ بهینهسازی بهرهبرداری ریزشبکه ارائه شده است. نتایج تعیینشده توسط الگوریتم بهینهسازی پیشنهادی، برای بهرهبرداری ریزشبکههای نمونه که از دادههای واقعی استفاده شده است، با نتایج چندین الگوریتم بهینهسازی که اخیراً ارائه شده، مقایسه شده است. این مقایسهها صحت و اعتبار روش ارائهشده را تأیید میکند.https://energy.kashanu.ac.ir/article_113326_48c3837f77d2f4c832adfa5fcfccae8f.pdfدانشگاه کاشانمهندسی و مدیریت انرژی2345-29513420230129Optimal Wind Turbines Placement for a Wind Farm in Milnader Regionتعیین آرایش بهینه توربین ها برای مزرعه بادی در منطقه میل نادر1423113327FAموسیشیخ حسینیدانشگاه تحصیلات تکمیلی و فناوری پیشرفتهروح ا..فدائی نژاددانشگاه تحصیلات تکمیلی و فناوری پیشرفتهJournal Article20230129Nowadays, optimal placement of wind turbines in a wind farm is one of the major concerns of the wind farm designers. This paper concentrates on the optimal placement of wind turbines in a wind farm. The optimal placement of wind turbines has been carried out to maximize the output energy and minimize the investment cost of cable, road and wind turbines. For this purpose, Firstly, it should be determined which turbine and to what extent is in the wake of its upstream turbines, considering the wind speed and direction. Next, the cost of the collector system and road connection has been determined using a proposed mathematical model. In this research, the annual wind data of Milnader region in Iran, which is a suitable region for installing a wind farm due to its high wind speed, has been used. Harmony Search Algorithm (HSA) has been used to implement this optimization problem. To validate the simulation results, the results have been compared with genetic algorithm, practice swarm optimization and MonteCarlo method.امروزه تعیین مکان بهینۀ توربینها در مزرعۀ بادی، یکی از دغدغههای بزرگ طراحان مزارع بادی است. در این مقاله، هدف تعیین مکان بهینۀ توربینها در مزرعه است. این کار با بیشترکردن انرژی خروجی و کمترکردن هزینۀ اتصال توربینها به جاده، هزینۀ کابلکشی برای اتصال به کلکتور و هزینۀ خرید و نصب توربینها انجام شده است؛ بدین صورت که ابتدا توربینها در مزرعه به گونهای کنار یکدیگر قرار داده شدهاند که کمترین اثر منفی را روی یکدیگر داشته باشند. در این حالت مشخص شده با تغییر جهت وزش باد توان خروجی چگونه تغییر میکند که این کار با ترکیب معادلات ویک (wake) و جهت وزش باد انجام شده است. سپس با ارائه یک مدل ریاضی، هزینههای اتصال به جاده و کلکتور بیان شده است. اطلاعات باد مربوط به منطقۀ میلنادر زابل است که پتانسیل وزش باد زیادی دارد. این اطلاعات بهمدت یک سال هر ده دقیقه یک بار اندازهگیری شده است. بهینهسازی بهوسیلۀ الگوریتم جستوجوی هارمونی با استفاده از نرم افزار متلب (MATLAB) انجام شده است و برای اثبات صحت بهینهسازی نتایج شبیهسازی با نتایج حاصله از الگوریتم ژنتیک، الگوریتم تجمع ذرات و روش مونت کارلو مقایسه شدهاند.https://energy.kashanu.ac.ir/article_113327_5506f55d7c54fa30d3434697d8f20e0e.pdfدانشگاه کاشانمهندسی و مدیریت انرژی2345-29513420230129Energy Efficiency Improvement and Economical Evaluation of Electric Motorcycle using Four-phase AFPM and Combination of Ultracapacitor and Batteryبهبود بازده انرژی و ارزیابی اقتصادی موتورسیکلت الکتریکی با حضور موتور چهار فاز AFPM و ترکیب ابرخازن و باتری2437113328FAحامدفرهادی قریبهدانشکده برق دانشگاه صنعتی سهنداحمدصادقی یزدانخواهدانشکده برق دانشگاه صنعتی سهندمحمد رضاعزیزیاندانشکده برق دانشگاه صنعتی سهندJournal Article20230129Increasing the demand for electric vehicles, makes the manufactures to concentrate on the research of new energy storage devices, electro motors, and power electronic devices. The main subject in designing an electric motorcycle with four-phase AFPM and its full wave converter is to select suitable energy storage system and add on turbo-acceleration mechanism. Choosing the suitable energy storage system based on battery cost, mass, life-cycle, efficiency and safety can play important role in better operation of electric motorcycle and efficiency improvement. Using combination of battery and ultra-capacitor as the suitable energy storage system can handle the daily driving needs of an electric motorcycle with sufficient cost and improved electric driving range.
The Sodium-nickel chloride batteries are the best for electric motorcycle. They have low cost, and their specific energy is high. The main objective of this paper is to add on turbo-acceleration mechanism along with using the combination of ultra-capacitor and sodium-nickel chloride battery to improve the energy efficiency, cost, and electric driving range up to 19%, also to supply access power for additional acceleration in an electric motorcycle that is equipped with four-phase AFPM to have easy recovery of regenerative braking energy and low torque ripple. In order to evaluate the energy efficiency improvement and cost reduction, some simulations are done on an electric motorcycle.توسعۀ وسایل نقلیۀ الکتریکی سبب توجه روزافزون به الکتروموتورها، منابع ذخیرهساز انرژی الکتریکی و تجهیزات الکترونیک قدرت شده است. موتورسیکلت الکتریکی نیز بهدلیل داشتن پتانسیل استفادۀ فراوان در بسیاری از کشورهای آسیایی دارای اهمیت است. امروزه چالش مهم وسایل نقلیۀ الکتریکی، چگالی انرژی کم باتریها در مقایسه با سوختهای فسیلی است. یکی از اهداف اساسی این مقاله، انتخاب مناسب باتری، ابرخازن و افزودن مکانیزم شتابـ سریع بهعنوان اساسیترین بخش طراحی یک موتورسیکلت الکتریکی در راستای افزایش بازده انرژی و بهبود عملکرد آن است. انتخاب بهینۀ باتری با درنظرگرفتن هزینه، کارایی، افزایش مسافت پیمودهشده طی یک بار شارژ، طول عمر، وزن، حجم و بازده میتواند یک گام مؤثر در راستای توسعۀ موتورسیکلت الکتریکی باشد.
با توجه به پیشرفتهای اخیر، در مقالۀ حاضر، امکان استفاده از باتری سدیمـ نیکل کلراید بههمراه ابرخازن و مکانیزم شتابـ سریع پیشنهاد و بررسی شده است. الکتروموتور شارمحوری مغناطیس دائم چهار فاز دارای مزایایی از قبیل بازیافت انرژی ترمز مولدی، ریپل کم گشتاور و قابلیت جاسازی آن در داخل تایر میباشد. استفاده از ابرخازن و افزودن مکانیزم شتابـ سریع با حضور الکتروموتور مذکور سبب بهبود بازده انرژی، افزایش مسافت پیمودهشده (حدود 19%) و رضایت بیشتر کاربران موتورسیکلت الکتریکی میشود. برای بررسی صحت موارد مذکور، شبیهسازیهای لازم بر روی یک موتورسیکلت الکتریکی انجام شده است. نتایج بهدستآمده از لحاظ کاهش هزینههای اولیه و سالیانه استفاده از ترکیب باتری و ابرخازن مناسب، در برابر سایر ترکیبهای منابع ذخیرۀ انرژی ارزیابی گردیده است.https://energy.kashanu.ac.ir/article_113328_4755b762a10e620902937c7d83ee9d88.pdfدانشگاه کاشانمهندسی و مدیریت انرژی2345-29513420230129Determination of the monthly, seasonal, semi-yearly and yearly optimum tilt angles of flat plate solar collectors in Kashanتعیین زاویۀ شیب بهینۀ ماهیانه، فصلی، ششماهه و سالانه کلکتورهای خورشیدی تخت در کاشان3849113329FAحسینخراسانی زادهدانشگاه کاشانسید مرتضیمسچیدانشگاه کاشانJournal Article20230129The orientation of the flat solar collectors affects the amount of solar radiation received and absorbed by them. In this study, the optimum tilt angles of flat plat solar collectors in Kashan for the fixed monthly, seasonal, semi-yearly and yearly adjustments have been determined. If the solar calculations are based on the measured data, they produce more accurate results however in many parts of Iran like Kashan the solar data are not measured. Due to similar climatic conditions of Kashan and Isfahan, in this study the long term measured solar data of Isfahan have been utilized for calculating the optimum tilt angles. Also for making comparison, other estimated values have been used also the optimum tilt predictions of some general correlations proposed by several researchers have been obtained. The comparison stated the weakness of some existing correlations and the validity of the results obtained in this study. The results indicate that for the optimized use of solar energy it is necessary to adjust the tilt at least once in every month and the maximum and minimum slope angles are 60° for Azar and zero for two months of Khordad and Tir, respectively. The optimum tilt for the fixed seasonal adjustments in Spring, Summer, Autumn and Winter are 3°, 14°, 53° and 48°, respectively and for the fixed semi-yearly adjustments in the first and the second six months of the year are 9° and 51°, respectively. Also the fixed annual optimum tilt is 29°, which is very close to the latitude of Kashan (33.59°).نحوۀ قرارگیری کلکتورهای تخت خورشیدی، اعم از حرارتی یا فتوولتاییک، بر مقدار تشعشع ورودی به آنها و میزان جذب آن تأثیر دارد. در این مطالعه، زاویۀ بهینۀ شیب کلکتورهای خورشیدی تخت واقع در کاشان، برای تنظیم ماهیانه، فصلی، ششماهه و سالانه تعیین شده است. محاسبات خورشیدی در صورتی که مبتنی بر دادههای تجربی باشند، نتایج بهتری در اختیار میگذارند؛ ولی بسیاری از مناطق ایران ازجمله کاشان، فاقد اطلاعات تجربی خورشیدی هستند. در این تحقیق، بهدلیل تشابه اقلیمی اصفهان با کاشان، از متوسط ماهیانۀ تشعشع روزانه اندازهگیریشدۀ درازمدت در ایستگاه اصفهان، برای محاسبۀ زوایای شیب بهینه استفاده شده است. همچنین بهمنظور مقایسه، از مقادیر تخمینی چند منبع دیگر نیز برای محاسبۀ این زوایا استفاده شده و نتایج حاصل از روابط عمومی پیشنهادی سایر محققان نیز بهدست آمدهاند. انجام مقایسه، ضعف چند رابطۀ موجود و اعتبار نتایج بهدستآمده در این مطالعه را مشخص کرده است. بر مبنای نتایج برای بهترین بهرهبرداری، تنظیم شیب حداقل هر ماه یکبار لازم است و زاویۀ بهینه حداکثر و حداقل بهترتیب °60 برای ماه آذر و صفر درجه برای دو ماه خرداد و تیر میباشد. این زاویه برای تنظیم ثابت فصلی در بهار، تابستان، پاییز و زمستان بهترتیب °3، °14، °53 و °48، برای تنظیم ثابت در شش ماه اول و دوم سال بهترتیب °9 و °51 و برای تنظیم ثابت سالانه °29 میباشد، که به عرض جغرافیایی کاشان (°59/33) نزدیک است.https://energy.kashanu.ac.ir/article_113329_a2cb76edfa8ae4e5f9c43de00acad0eb.pdfدانشگاه کاشانمهندسی و مدیریت انرژی2345-29513420230129Influences of Star Tube Insert on Thermal Performance Characteristics in Turbulent Flows in Gas Water Heaterبررسی تأثیر درونلولهایستارهای روی عملکرد حرارتی آبگرمکن گازی در جریان مغشوش5059113330FAکوروشگودرزیدانشگاه یاسوجغلامرضازنده بودیدانشگاه یاسوجسیدیوسفگودرزیدانشگاه یاسوجJournal Article20230129In this work, the effects of star tube insert as one of the best passive method for enhancement heat transfer in gas water heater are studied. The effects of this tube insert with step 2, 3 and 4.5 cm on flow characteristics and thermal performance of the gas water heater are investigated using finite volume method. In the cases studied (Reynolds numbers between 5800 and 18600), Nu Number is obtained much higher than the gas water heater without tube insert. As the average Nu Number in the range of Re Number is 1.91, 1.755 and 1.592 for step 2, 3 and 4.5, respectively, compared to plain tube without tube insert. In order to evaluate the pressure drop with an increase in heat transfer due to tube insert, the thermal performance factor is used. The Results show that the overall effect of the star tube inserts with different steps on the gas water heater performance is desirable.در این تحقیق، بهبررسی آثار درونلولهای ستارهای، بهعنوان یکی از مهمترین روشهای افزایش انتقال حرارت در آبگرمکن گازی، بهعنوان یک نوع خاص از مبدلهای حرارتی، پرداخته شده است. آثار جایگذاری درونلولهای ستارهای با طول گامهای مختلف بر عملکرد حرارتی آبگرمکن، بهکمک روش عددی حجم محدود، مورد مطالعه قرار گرفته است. در تمامی حالتهای بررسیشده (اعداد رینولدز بین 5800 تا 18600) عدد ناسلت خیلی بیشتر از عدد ناسلت در حالت بدون درونلولهای است؛ بهطوریکه متوسط عدد ناسلت در محدودۀ رینولدزهای بررسیشده، برای طول گامهای 2، 3 و 5/4 سانتیمتر بهترتیب، 91/1، 755/1 و 592/1 برابر عدد ناسلت لوله بدون درونلولهای محاسبه شد. بهمنظور بررسی افت فشارهای ایجادشده همراه با افزایش انتقال حرارت، بهواسطۀ جایگذاری درونلولهای، از متغیر ضریب عملکرد استفاده میشود. نتایج نشان میدهد که تأثیر کلی جایگذاری درونلولهای ستارهای با طول گامهای مختلف، بر روی عملکرد آبگرمکن مطلوب است.https://energy.kashanu.ac.ir/article_113330_82d1d6573039c3892c9118943ff66c25.pdfدانشگاه کاشانمهندسی و مدیریت انرژی2345-29513420230129Assessment and Analysis of Salinity Gradient Power in Arvand Riverestuary Based on Reverse Electro Dialysis Methodارزیابی و تحلیل توان گرادیان شوری در مصب رودخانۀ اروند بر پایۀ روش الکترودیالیز معکوس6069113331FAعبدالرضاثابت عهد جهرمیدانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهرانکامرانلاریدانشگاه آزاد اسلامیعلیمرسلیدانشگاه تربیت مدرسعباسعلیعلی اکبری بیدختیمؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهرانمحمد جعفرسلطانیانفرددانشگاه آزاد اسلامیJournal Article20230129Electrical power of salinity gradient is one of the sources for renewable energy. This energy can be obtained by mixing two kinds of water with different concentrations. In a river estuary, fresh water naturally mixes with sea water without any obstruction. Reveres electro dialysis (RED) is one of the suitable and practical methods for controlling this unobstructed mixture and extracting energy from it. Arvand River between Iran and Iraq is one of the fresh water rivers which lead to Persian Gulf. In this research, the salinity of this river’s water is studied by measured physical parameters in three hydrometric stations. Then this salinity is compared with water salinity of Persian Gulf and its extractible electrical energy assesses and analysis theoretically.امروزه توان الکتریکی حاصل از گرادیان (یا شیب) شوری بهعنوان یکی دیگر از منابع انرژی تجدیدپذیر بهشمار میرود. این انرژی را میتوان از اختلاط دو نوع آب با غلظتهای نمک متفاوت بهدست آورد. در مصب یک رودخانه، آب شیرین با آب دریا بهطور طبیعی و بدون هیچ مانعی با یکدیگر مخلوط میشوند. یکی از روشهای کاربردی و مناسب برای کنترل این اختلاط بدون مانع و استحصال انرژی از آن، روش الکترودیالیز معکوس است. رودخانۀ اروند در مرز ایران و عراق، یکی از رودخانههای آب شیرین است که در نهایت، به خلیج فارس منتهی میشود. در این تحقیق، با استفاده از پارامترهای فیزیکی اندازهگیریشده در سه ایستگاه هیدرومتری، میزان شوری آب این رودخانه بررسی میشود؛ سپس با مقایسۀ آن با میزان شوری آب خلیج فارس، انرژی الکتریکی دستیافتنی از آن، بهصورت تئوری مورد تحلیل و ارزیابی قرار میگیرد.https://energy.kashanu.ac.ir/article_113331_fb4b47177fcfc3c1ee17684a37ec4991.pdf