Al-Khwarizmi Engineering Journal

1

Application of Aqueous Two-Phase System in the Extraction of Invertase Enzyme from Potato Tubers Using PEG8000/Potassium Phosphate

Meaad H. Kadhim, Khalid W. Hameed, Hameed B. Mahood

Pages: 1-11 English

Abstract

An aqueous two-phase system (ATPS) is a clean alternative for traditional aqueous-organic solvent extraction systems. This technique has proven to be highly effective for extracting and separating mixtures of biomolecules. The present investigation involved the extraction of the invertase enzyme from potato tubers utilizing ATPS. The system applied was: Polyethylene glycol 8000 combined with dipotassium diphosphate (PEG8000/PPH). The study investigated the impact of five factors, namely temperature, PEG8000 concentration, dipotassium phosphate concentration, pH, and the addition of sodium chloride (NaCl) or magnesium sulphate (MgSO4) as a catalyst, on the recovery percentage (%Rec) and partition coefficient (KE) of the invertase of the invertase enzyme in ATPS over the study period. The system achieved a maximum recovery (%Rec) of 87.52% and a maximum partition coefficient (KE) of 7.01 at a temperature of 10°C, with a PEG8000 concentration of 1.5 g/10 ml, a dipotassium phosphate concentration of 2.4 g/10 ml, and a pH of 10. After the addition of neutral salts, the system achieved a maximum %Rec of 91.9% and a maximum KE of 11.34 under the same optimal conditions, and a concentration of MgSO4 of 1 g/10 ml.

Keywords

Aqueous two-phase system Enzymes plant source Potato tuber.

Abstract

يعد النظام المائي ثنائي الطور (ATPS) بديلاً نظيفًا لأنظمة استخلاص مذيبات المياه العضوية التقليدية. أثبتت هذه التقنية فعاليتها العالية في استخلاص وفصل مخاليط الجزيئات الحيوية. تضمن البحث الحالي استخلاص إنزيم الإنفرتيز من درنات البطاطس باستخدام ATPS النظام المطبق: هوالبولي إيثيلين جلايكول 8000 مع ثنائي فوسفات البوتاسيوم (PEG8000/PPH) . بحثتُ في هذه الدراسة تأثير خمسة عوامل:هي درجة الحرارة، وتركيز PEG8000، وتركيز فوسفات ثنائي البوتاسيوم، والأس الهيدروجيني، وإضافة كلوريد الصوديوم (NaCl) أو كبريتات المغنيسيوم (MgSO4) كمحفزعلى نسبة الاسترداد (%Rec)، ومعامل الفصل (KE) لإنزيم الإنفرتيز في ATPS خلال فترة الدراسة حقق النظام أعلى قدر من الاسترجاع (%Rec) بنسبة 87.52% وأعلى معامل فصل (KE) قدره 7.01 عند درجة حرارة 10 درجات مئوية، مع تركيز PEG8000 قدره 1.5 جم/10 مل، وتركيز فوسفات ثنائي البوتاسيوم 2.4 جم/ 10 مل، ودرجة حموضة 10. بعد إضافة الأملاح المحايدة، حقق النظام أعلى نسبة استرداد %Rec وقدره 91.9% وأعلى قيمة لمعامل الفصل KE وقدره 11.34 في ظل نفس الظروف المثالية، وتركيز MgSO4 قدره 1 جم/10 مل.

2

Examination the Corrosion Inhibition of Synthesized Azo-Schiff Bases Compounds from (P-Fluorophenyl)-1,3,4-Thiadiazoles for Carbon Steel Alloy in Acidic Medium

Khadija Najah Zaidane, Ahmed Wahed Naser

Pages: 12-24 English

Full Text Issues

Abstract

New azo-Schiff base compounds were prepared by different processes using (p-fluorophenyl)-1,3,4-thiadiazoles, and their role as corrosion inhibitors for carbon steel alloy in acidic media such as 0.1 M HCl at 298 K was investigated. Spectroscopic methods such as FT-IR and NMR were used to characterise the compounds, and potentiodynamic polarization curves were employed to evaluate their corrosion inhibition. p-Aminoacetophenone was react withed 2-(5-(4-fluorophenyl)-1,3,4-thiadiazol-2-yl) acetohydrazide (A1) to prepare N ′-(1-(4-aminophenyl) ethylidene)-2-(5-(4-fluorophenyl)-1,3,4-thiadiazol-2-yl) acetohydrazide (A2). Azo-Schiff bases (A3-A6) were synthesised by combining the prepared diazonium salts with different phenols. These compounds’ structures were changed to improve their ability to prevent corrosion in a range of industrial settings, especially for metals exposed to acidic environments. The inhibitory efficiency percentage was between 76% and 90%. At 90%, the synthetic medication (A6) obtained the highest value. The formed protective adsorption coating on the steel surface was the reason for the improved inhibitor activity. These findings imply that the artificial Azo-Schiff bases show promising application as corrosion inhibitors for carbon steel in acidic settings. Applications in sectors where corrosion resistance is crucial may benefit from this knowledge.

Keywords

Aminoacetophenone Carbon steel Dimethyl sulfoxide. Fourier transform infrared spectroscopy Hydroxy naphthalene Polarisation Potentiodynamic Thiadiazol

Abstract

تم التحضير لمركبات قواعد آزو-شيف بطرق مختلفة، وثمت دراسة قواعدها كمثبطات التآكل لسبائك الفولاذ الكربوني في حامض الهيدروكلوريك بتركيز 0.1 مولاري عند درجة حرارة 298 كلفن في الوسط الحامضي. حُضِّرت المركبات الجديدة باستخدام (بارا-فلوروفينيل)-1،3،4-ثياديازول، وطرق طيفية مثل تحويل فورييه للأشعة تحت الحمراء والرنين المغناطيسي النووي لتحديد هوية المركبات، ومنحنيات الاستقطاب الجهدي الديناميكي لمعرفة مدى فعالية تثبيط التآكل. يتفاعل بارا-أمينوأسيتوفينون مع 2-(5-(4-فلوروفينيل)-1،3،4-ثياديازول-2-يل) أسيتوهيدرازيد (A1) لتحضير N\'-(1-(4-أمينوفينيل) إيثيليدين)-2-(5-(4-فلوروفينيل)-1،3،4-ثياديازول-2-يل) أسيتوهيدرازيد (A2). صُنعت قواعد آزو-شيف (A3-A6) من أملاح الديازونيوم المُحضرة مع فينولات مختلفة. حُوِّلت تركيبات هذه المركبات لتحسين قدرتها على منع التآكل في مجموعة من البيئات الصناعية، وخاصةً للمعادن المعرضة للبيئات الحمضية. تراوح نطاق نسبة الكفاءة المثبطة (IE%) بين 76% و90%. عند 90%، حقق الدواء الاصطناعي (A6) أعلى قيمة. ويُعزى تحسن نشاط المثبط إلى تكوين طبقات امتزاز واقية على سطح الفولاذ. تشير هذه النتائج إلى أن قواعد آزو-شيف الاصطناعية واعدة جدًا للاستخدام كمثبطات تآكل الفولاذ الكربوني في البيئات الحمضية. وقد تستفيد التطبيقات في القطاعات التي تُعد فيها مقاومة التآكل أمرًا بالغ الأهمية من هذه المعرفة.
في هذا البحث تم تصنيع مركبات قاعدة الآزو-شيف من (p-fluorophenyl) -1,3,4-thiadiasols واستخدمت عند درجة حرارة 298 كلفن في الهايدروكلوريك 0.1 مولاري كمثبطات تآكل لسبيكة الفولاذ الكربوني. تمت دراسة تآكل الفولاذ الكربوني في الظروف الحامضية باستخدام منحنى الاستقطاب الديناميكي. يتكثف بارا-أمينو أسيتوفينون والمركب (A1) ليشكل N\'-(1-(4-أمينو فينيل) إيثيليدين)-2-(5-(4-فلوروفينيل) أسيتوهيدرازيد (1,3,4-ثياديازول-2-ييل) (A2) خضعت أملاح الديازونيوم المحضرة والفينولات المختلفة لعملية اقتران لتكوين قواعد آزو شيف (A3-A6) وخضعت هذه المواد لتعديلات هيكلية لتحسين كفاءتها كمثبطات للتآكل في مجموعة من البيئات الصناعية، خاصة بالنسبة للمعادن المعرضة للتآكل. أشارت النتائج إلى أن نسبة كفاءة التثبيط (IE%) تراوحت بين 76% إلى 90%، وكانت المادة الكيميائية (A6) هي الأعلى قيمة وهي 90% على السطح الفولاذي، وتكونت طبقات امتصاص وقائية وهي المسؤولة لأداء المانع الجيد.

3

Efficient Multitask Scheduler for Heterogeneous Workloads with Varying Instruction Counts

Heba M. Fadhil, Selvakumar Manickam

Pages: 25-34 English

Full Text Issues

Abstract

Multitasking systems need an efficient scheduling mechanism that minimizes the usage of resources and utilizes the system for improved output. This paper proposes an innovative scheduling framework that optimizes the distribution of resource allocation for tasks of different lengths that are run in shared computing environments. The integrated scheduler uses static and dynamic scheduling strategies for optimizing time performance and resource management. Static evaluation of the analytic process entails collection of task metrics, such as the frequency of instructions and the durations of runtime. The evaluation results demonstrate the formation of the initial scheduling framework. The frameworks perform execution dynamic optimizations that reorder priorities of execution whilst considering the growth of tasks with resource conditions. The proposed scheduler yields exceptional gains in execution efficiency and throughput of the system in experimental trials with many workloads relative to conventional practices. The airplane queue management powered by the scheduler ensures establishment of an optimal system, where workload is equally distributed amongst tasks without a conflict of resources to facilitate equal, timely completion. The proposed scheduler efficiently allocates load amongst tasks and hence decreases contention of resources and leads to fair execution. The proposed scheduler combines static and dynamic scheduling approaches to maximize the utilization of resources and to improve the performance of the system.

Keywords

heterogeneous workloads. multitask learning multitasking resource utilization scheduler

Abstract

تتطلب أنظمة المهام المتعددة طرق جدولة فعّالة تعمل على تحسين استخدام الموارد، وتحقق أداءً متفوقًا للنظام. يقدم البحث إطارًا مبتكرًا للجدولة. يهدف إلى تحسين تخصيص الموارد الموزعة للمهام ذات الأطوال المختلفة التي تعمل في بيئات حوسبة مشتركة. يقوم المجدول المتكامل بتطبيق أساليب الجدولة الثابتة والديناميكية لتحقيق كل من تحسين الأداء الزمني وإدارة الموارد. تبدأ عملية التحليل بتقييم ثابت لجمع مقاييس المهام مثل تكرار التعليمات وتقدير مدة وقت التشغيل. تؤدي نتائج التقييم إلى تطوير إطار جدولة أولي. يقوم الإطار بتنفيذ تحسينات ديناميكية أثناء وقت التشغيل تعيد ترتيب أولويات التنفيذ وفقًا لتقدم المهام وظروف الموارد. أظهرت التجارب أعباء العمل المتعددة منها أن المجدول المقترح يحقق تحسينات ملحوظة في كفاءة التنفيذ وإنتاجية النظام مقارنة بالإجراءات القياسية. يساهم المجدول في إدارة طوابير الطائرات بشكلٍ فعال، حيث يخلق نظامًا محسنًا يضمن توزيعًا متساويًا للعبء بين المهام مع تجنب تضارب الموارد؛ لضمان إتمام المهام بشكل عادل وفي الوقت المناسب. يوزع المجدول المقترح الأحمال بشكل جيد عبر المهام، مما يقلل من التنافس على الموارد ويؤدي إلى تنفيذ عادل. في المجمل، يجمع المجدول المقترح بين منهجيات الجدولة الثابتة والديناميكية لتعظيم استخدام الموارد وتحسين أداء النظام.

4

Internet of Things Software-Defined Network Intrusion Detection Dataset: Inter- and Intra-Domain

Heba Dhirar, Ali H. Hamad

Pages: 35-47 English

Full Text Issues

Abstract

Software-defined networks (SDNs) are extensively deployed in many network configurations. However, the development of new technology presents several vulnerabilities and risks that continue to pose challenges for manufacturers in addressing them. One of the primary obstacles encountered in deploying an intrusion detection system (IDS) is the absence of an openly accessible dataset, especially one obtained from SDN and SDN-based Internet of Things (IoT) networks. This work produces a comprehensive dataset to evaluate the effectiveness of anomaly-based IDSs in detecting inter- and intradomain attacks. The dataset comprises 86 features extracted from approximately 40 million records obtained from simulated SDN-based IoT networks captured within two flow profiles representing normal and 15 different attack types. In addition, the evaluation is demonstrated by employing six widely used machine learning and deep learning approaches for IDSs: decision tree classifiers, random forest classifiers, deep neural networks, K-nearest neighbours, Bernoulli naive Bayes, and logistic regression.

Keywords

Dataset Internet of Things (IoT) Intrusion detection system (IDS) network intrusion dataset. software-defined network (SDN) threat; attack vector

Abstract

يتم نشر الشبكات المعرفة بالبرمجيات (SDN) على نطاق واسع في العديد من تكوينات الشبكة. ومع ذلك، فإن تطوير التكنولوجيا الجديدة يمثل العديد من نقاط الضعف والمخاطر التي لا تزال تشكل تحديات أمام الشركات المصنعة في معالجتها. تتمثل إحدى العوائق الرئيسية التي تمت مواجهتها في نشر نظام كشف التسلل (IDS) في عدم وجود مجموعة بيانات يمكن الوصول إليها بشكل مفتوح، خاصة التي يتم الحصول عليها من شبكات SDN، وشبكات إنترنت الأشياء المستندة إلى SDN. ينتج هذا العمل مجموعة بيانات شاملة لتقييم فعالية IDS القائمة على الشذوذ في اكتشاف الهجمات داخل المجال. تشتمل مجموعة البيانات على ست وثمانين ميزة مستخرجة ما يقرب من أربعين مليون سجل تم الحصول عليها من محاكاة شبكات إنترنت الأشياء المستندة إلى SDN، والتي تم التقاطها ضمن ملفي تعريف تدفق يمثلان أنواعًا عادية وخمسة عشر نوعًا مختلفًا من الهجمات. بالإضافة إلى ذلك، نعرض التقييم الذي يستخدم ستة أساليب للتعلم الآلي، والتعلم العميق المستخدمة على نطاق واسع لمعرفات كشف المعلومات: DTC، RFC، DNN، KNN، BNB، LGR..

5

Autonomous Vehicle Steering-based Feedback Linearization and Sliding Mode Control

Anssam Yahya Kames, Ali Hussien Mary, Laith Awda Kadhim Mayyahi, Oday Al-Jerew

Pages: 48-54 English

Full Text Issues

Abstract

This study proposes a robust control approach for vehicular dynamic system speed control. The proposed method combines a sliding mode controller with a feedback linearization technique. Considering the high nonlinearity of the vehicle dynamic system model, feedback linearization is used to transform the vehicle dynamic system into a linear system. A Lyapunov theorem is used to approve the stability of the proposed controller. Moreover, a proportional integral derivative (PID) controller with genetic algorithms is used for comparison. The integral absolute error (IAE) is used as the performance comparison index between controllers. Simulation results show that the proposed method can achieve excellent performance with high robustness against external disturbance and system uncertainty. In the tracking case, the IAE value of the proposed controller is 2.3, whilst that of the PID is 15.2. Under external disturbance, the IAE values are 3.1 and 19.1 for the proposed controller and PID, respectively.

Keywords

Feedback Linearization Robust control SMC.

Abstract

اقترحت طريقة التحكم القوي في سرعة النظام الديناميكي للمركبات. تجمعُ الطريقة المقترحة بين متحكم الوضع المنزلق، وتقنية خطية التغذية الراجعة ؛ لعدم الخطية العالية للنموذج الديناميكي لنظام السيارة، فيتم استخدام خطية التغذية المرتدة لتحويل النظام الديناميكي للمركبة إلى نظام خطي تم فيه استخدام نظرية اليابونوف للموافقة على استقرار المتحكم المقترح. فضلاً عن ذلك، استخدمت وحدة التحكم المشتق التكاملي التناسبي (PID) مع الخوارزميات الجينية (GA) باستخدام الخطأ المطلق المتكامل (IAE) كمؤشر أداء للمقارنة بين أداء وحدات التحكم، فيما تشير نتائج المحاكاة بوضوح إلى أن الطريقة المقدمة يمكن أن تحقق أداءً جيدًا بمتانة عالية ضد الاضطرابات الخارجية، وعدم اليقين في النظام. فوحدة التحكم المقترحة هي 2.3 بينما PID هو 15.2. في حالة الاضطراب الخارجي، يكون IAE 3.1 و19.1 لوحدة التحكم المقترحة وPID على التوالي.

6

Violence Prediction Estimation in Surveillance Cameras Using CNN with GAMMA Correction

Sara Ayad, Yarub Alazzawi

Pages: 55-65 English

Full Text Issues

Abstract

In recent years, the deployment of surveillance cameras has significantly increased to enhance security in public and private spaces. Numerous businesses continue to employ individuals to monitor these cameras. However, unusual and suspicious activities in the video feeds are often overlooked due to the potential for human error. Consequently, manual monitoring of security cameras can be time-consuming and inefficient. This study investigates the application of deep learning techniques, particularly convolutional neural networks (CNNs) and support vector machines (SVMs), to predict violence in surveillance video streams. The proposed CNN model is optimised through the utilisation of gamma correction as a preprocessing step to extract essential spatial features from video frames, significantly enhancing the accuracy of violence detection. This study leverages the real-time capabilities of surveillance data by utilising the RLV dataset, which comprises a range of violent and non-violent scenarios. The CNN–SVM hybrid model developed in this study achieved an impressive 99% accuracy, outperforming traditional methods and demonstrating strong spatial feature extraction capabilities. Furthermore, this study addresses the challenges of real-time video surveillance by ensuring scalability and practical applicability, providing a robust solution for enhancing security measures in public and private spaces.

Keywords

Anomaly detection Convolutional Neural Network (CNN) deep learning Support Vector Machine. surveillance cameras Violence detection

Abstract

شهدت السنوات الأخيرة ارتفاعًا كبيراًفي نشر كاميرات المراقبة لتعزيز الأمن في كلّ من الأماكن العامة والخاصة. لا تزال الكثير من الشركات تستأجر شخصًا لمراقبة الكاميرات، ولكن نظرًا لحدوث خطأ بشري في بعض الأحيان، فمن الراجح أن يتغاضى الفرد المستأجر عن بعض الأحداث الغريبة في موجزات الفيديو. وبالتالي قد يكون من غير المجدي قضاء الوقت والجهد في تتبع كاميرات المراقبة. في هذه الدراسة أبحث في تطبيق تقنيات التعلم العميق، وخاصة الشبكات العصبية التلافيفية (CNNs) وآلات الدعم المتجهة (SVMs)، للتنبؤ بالعنف في تدفقات فيديو المراقبة. من خلال استخدام تصحيح جاما كخطوة للمعالجة المسبقة، تم تحسين نموذج CNN المقترح لاستخراج السمات المكانية الأساسية من إطارات الفيديو، مما يعزز بشكل كبير دقة اكتشاف العنف. تستفيد الدراسة من قدرات الوقت الفعلي لبيانات المراقبة، مع التركيز على مجموعة بيانات RLV، والتي تشمل مجموعة من السيناريوهات العنيفة وغير العنيفة. وحقق نموذج CNN-SVM الهجين الذي تم تطويره في هذا البحث دقة مذهلة بنسبة 99٪، متفوقًا على الطرق التقليدية ومظهرًا قدرات استخراج السمات المكانية القوية. فضلاً عن ذلك، يتناول هذا البحث تحديات المراقبة بالفيديو في الوقت الفعلي من خلال ضمان قابلية التوسع والتطبيق العملي، مما يوفر حلاً قويًا لتعزيز تدابير الأمن في الأماكن العامة والخاصة.

7

Studying the Effect of Rotor’s Coefficients on a Y-shaped Tri-copter

Abdullah Mohammed Yahia, Ahmed Alkamchi, Ergun Erçelebi

Pages: 66-75 English

Full Text Issues

Abstract

Unmanned aerial vehicles (UAVs) are small yet highly capable aircraft widely used in many applications. UAV designs and shapes vary depending on their intended usage. Tri-copters, known for their agility, have three propellers. However, one of their main challenges is yawing, which occurs when the UAV rotates around its z-axis (yaw angle). This yawing issue is a result of the asymmetry in the number of propellers. Unlike quadcopters, which have an even number of propellers, the aerodynamic drag torque produced by the tri-copter’s propellers’ does not cancel out. In this paper, a Y-shaped tri-copter model is tested, modified and compared to address the yawing problem. Aiming to mitigate yawing, two propellers are set to rotate clockwise, whilst the third propeller rotates clockwise. In the first configuration, the force coefficient is set equally for all propellers. In the second configuration, the force coefficient of the counter-clockwise rotating propeller is doubled. The UAV model is controlled by six PIDs associated with feedback linearisation for both configurations—three PIDs for attitude control and three for altitude control. The PIDs are tuned using a genetic algorithm, and the system is simulated in MATLAB Simulink. The proposed configuration demonstrates lower integral time absolute error (ITAE) values, indicating improved UAV performance. The average ITAE values for the Y-shaped model are 0.1553 for the first case and 0.1017 for the second case. The second case shows remarkable tracking in the desired output, with no violation of design limitations (servo angles and motor speeds).

Keywords

feedback-linearisation. Genetic algorithm PID thrust-vectoring UAV

Abstract

الطائرات بدون طيار هي طائرات صغيرة ولكنها قادرة على العمل بكفاءة وتستخدم على نطاق واسع في العديد من التطبيقات. هناك العديد من التصاميم والأشكال للطائرات بدون طيار اعتمادًا على استخدامها. تعد الطائرات ثلاثية المراوح واحدة من أكثر الطائرات بدون طيار رشاقة؛ لأنها تحتوي على ثلاثة مراوح فقط. ومع ذلك، فإن إحدى مشاكلها هي انعراج الطائرة بدون طيار وهو دوران الطائرة بدون طيار حول محورها z (زاوية الانعراج). يحدث ذلك بسبب عدم التماثل في أعداد المراوح. بمعنى آخر، لن يتم إلغاء عزم السحب الناتج عن الديناميكا الهوائية لشفرات المراوح كما هو الحال في طائرة رباعية المراوح (عدد زوجي من المراوح). في هذه العمل تم اختبار نموذج طائرة ثلاثية المراوح على شكل حرف Y وتعديله ومقارنته؛ لتقليل تأثير مشكلة الانعراج، ويتم ضبط مروحتين في اتجاه عقارب الساعة، بينما يتم ضبط المروحة الثالثة في الاتجاه المعاكس. يتم ضبط معامل القوة بالتساوي لجميع المراوح في الحالة الأولى. ثم يتم مضاعفة معامل القوة للمروحة الواحدة التي تدور في اتجاه عكس اتجاه عقارب الساعة للحالة الثانية. فيتم التحكم في النموذج من خلال ستة معرّفات PID مرتبطة بالخطية الراجعة لكلا التكوينين ثلاثة للموقف، وثلاثة للارتفاع. يتم ضبط معرّفات PID باستخدام خوارزمية وراثية ويتم محاكاة النظام في MATLAB Simulink. يظهر التكوين المقترح قيم ITAE أقل (خطأ مطلق زمني متكامل) مما يشير إلى أداء أفضل للطائرات بدون طيار. متوسط قيم ITAE للنموذج على شكل Y هو (0.1553) للحالة الأولى، و (0.1017) للحالة الثانية. أظهرت الحالة الثانية تتبعًا كبيرًا للإخراج المطلوب في السيناريو المطبق ولم تتجاوز قيود التصميم (زوايا المؤازرة وسرعات المحركات).

8

Impact of Design Parameters in Thermal Solar Water Storage Tank Systems: (A Review)

Narjes Ahmed Hussain, Karima E. Amori

Pages: 76-96 English

Full Text Issues

Abstract

This work provides a historical overview of water storage tanks used for solar energy collection, with a focus on the impact of different geometric configurations on thermal performance and energy storage efficiency. The designs of cylindrical, spherical, rectangular and triangular tanks were reviewed to analyse their effects on thermal gradients, heat retention and energy storage capacity. Within the scope of nominal processes, the study primarily aimed to identify the factors influencing the choice of tank shape in terms of size, capacity and aspect ratio. Another key objective was to assess what enhances heat storage in the tank to improve thermal efficiency. Comparing cylindrical shapes to other shapes, such as spherical, rectangular, and triangular , it offered the optimal performance with the needed requirements for the objects that have a smaller surface area-to-capacity ratio in addition to the lower heat loss. Furthermore,when the tilt angle with horizontal axes of the storage tank was at 0°, the tanks’ ratio reduction had remarkable impact on thermal stratification . The results might provide valuable information for the thermal storage system’sdesign in solar water heating for improving thermal efficiency. This work provides the basis for research exploiting high-temperature solar energy storage technologies and their applications in building sustainable energy systems.

Keywords

geometric design insulation cover. N solar thermal system Thermal Stratification water tank

Abstract

يقدم هذا العمل نظرة تاريخية شاملة على خزانات تخزين المياه المستخدمة في جمع الطاقة الشمسية، مع التركيز على استكشاف تأثير الأشكال الهندسية المختلفة على الأداء الحراري وكفاءة تخزين الطاقة في الخزانات لجمع الطاقة الشمسية. تم استعراض تصاميم الخزانات الأسطوانية، والكروية، والمستطيلة، والمثلثة لتحليل تأثيرها على التدرجات الحرارية، والاحتفاظ بالحرارة، وسعة تخزين الطاقة. كما و ركزت الدراسة على تحديد العوامل التي تؤثر على اختيار شكل الخزان من حيث الحجم والسعة، ونسبة الأبعاد، مع أخذ ما يعزز تخزين الحرارة في الخزان بعين الاعتبار لتقييم الكفاءة الحرارية. أظهرت النتائج أن الخزانات ذات التصاميم الأسطوانية تفوقت على الأشكال الأخرى، مثل الكروية والمستطيلة والمثلثة ؛لأنها توفر حجماً مناسباً لمساحة محدودة وسعة عالية بفضل نسبة الطول إلى العرض كما أنها تمتاز بخسائر حرارية أقل من نظيراتها. من جانب آخر، فإن تقليل نسبة الأبعاد للخزانات يؤثر بشكل كبير على التدرج الحراري عندما تكون زاوية ميل الخزان مع الأفق تساوي صفر درجة. تمثل هذه النتائج لتخزين المياه للطاقة الحرارية النقاط الأساسية لتصميم أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية؛ لتعزيز كفاءتها الحرارية. تضع الدراسة أساسا للعمل المستقبلي على تقنيات تخزين الطاقة الشمسية ذات درجات الحرارة العالية ودمجها في أنظمة الطاقة المستدامة مع تقديم اقتراح أمثل لزيادة التقسيم الطبقي الحراري عن طريق إدخال الحواجز عند مدخل الخزان.

9

Supply Chain Resilience in the Context of Global Production and Logistics

Jaharah A. Ghani, Mohd Fadzli Abdollah, Muhammad Rizal, Sulaiman Elias, Aizat Abdul Rashid, Qamarul Syahmi Kamaruzaman, Nur Ain Najwa Zainudin, Muhammad Nursyakirin Hairil Azmi8

Pages: 97-105 English

Full Text Issues

Abstract

This paper presents an in-depth review of supply chain resilience in the context of global production and logistics, considering the immediate need for adaptive and robust systems in the growing global scenario of uncertainties. This study aims to investigate the needs and strategy of SCR for global production and logistics. First, 39 articles focusing on SCR in the context of global production and logistics are selected. The articles are then classified according to the resilience strategy proposed by the authors. From the selected works published, the study unravels the key themes, such as definitions of resilience, disruption drivers, integration of digital technologies (e.g. digital twins) and the importance of cybersecurity. The paper further discusses the drawbacks of lean manufacturing, resilience metrics and its industrial applications during momentous events such as COVID-19. The findings demonstrate that although applications of technology, such as AI and predictive analytics, have reinforced the resilience of production planning and control, many issues remain unaddressed in terms of the standardisation of metrics and coordinating sustainability with resilience. The paper presents recommendations endorsing hybrid resilience-efficiency models, cyber-resilience frameworks and multi-industry strategies to enable supply chains to face future disruptions.

Keywords

cyber-resilience frameworks hybrid resilience-efficiency models multi-industry strategies. production planning and control supply chain resilience

Abstract

يقدم هذا البحث مراجعة عميقة لموضوع مرونة سلسلة التوريد (SCR) في سياق الإنتاج والخدمات اللوجستية العالمية، مع مراعاة الحاجة الملحة لأنظمة متكيفة وقوية في ظل تنامي حالة الضبابية العالمية. يهدف البحث إلى دراسة احتياجات واستراتيجيات مرونة سلاسل التوريد في الإنتاج والخدمات اللوجستية العالمية. تم اختيار 39 بحثا" تناولت مرونة سلاسل التوريد في سياق الإنتاج والخدمات اللوجستية العالمية. صُنفت البحوث وفقاً لاستراتيجية المرونة التي اقترحها المؤلفون. من بين الأعمال المختارة المنشورة، تم تسليط الضوء على مواضيع رئيسية مثل تعريفات المرونة، ومحركات الاضطراب، ودمج التقنيات الرقمية مثل التوائم الرقمية، والأهمية القصوى للأمن السيبراني. كما ناقش البحث عيوب التصنيع الرشيق، ومقاييس المرونة، وتطبيقاته الصناعية خلال الكوارث الكبرى مثل جائحة كوفيد-19. اظهرت النتائج أنه على الرغم من أن تطبيقات التكنولوجيا، مثل الذكاء الاصطناعي والتحليلات التنبؤية، قد عززت مرونة تخطيط الإنتاج والتحكم فيه (PPC)، إلا أن العديد من القضايا لا تزال بحاجة الى معالجة فيما يتعلق بتوحيد المقاييس وتنسيق الاستدامة مع المرونة. قدم البحث بعض التوصيات التي تدعم نماذج المرونة والكفاءة الهجينة، وأطر المرونة السيبرانية، واستراتيجيات الصناعات المتعددة، بما يُتيح لسلاسل التوريد مواجهة الاضطرابات المستقبلية.

10

Pulse Wave Speed Estimation: A Comparative Study of the PU-Loop Technique versus Tensile and Compliance Testing on Synthetic Elastic Tubes

Wisam S. Hacham, Falah Alzuwaid, Wesam Al-Zubaedi

Pages: 106-117 English

Full Text Issues

Abstract

Pulse wave speed (c) is a key variable in haemodynamics and cardiovascular system analysis. It is directly related to arterial elasticity and inversely to distensibility of the arterial lumen. The pressure–velocity loop (PU-loop), derived from simultaneous velocity (U) and pressure (P) measurements, is used to estimate c, leveraging the linear U–P relationship during early systole, when reflected waves are absent due to bifurcations and/or occlusion. The PU-loop method was validated using tensile and compliance testing. Tensile testing, using a load cell, estimated Young’s modulus (E) of synthetic elastic tubes, allowing c calculation using the Moens–Korteweg equation. Compliance testing under static pressure assessed the relation between P and volume (V). This relationship predicted the compression and contraction courses, validating the testing applied to the lumen of the particular flexible tube. Consequently—to calculate the distensibility of the flexible tube lumen—the change in internal lumen volume due to the change in P was used, hence c corresponding to the Bramwell–Hill equation. Despite limitations such as sample size of tested specimens, experimental conditions not fully physiological, sensitivity of testing due to measurement noise; neglecting anisotropicity and heterogeneity of vessels; not accounting for the full complexity of real arterial behaviour and the use of synthetic elastic tubes stiffer than in vivo lumens, the calculated c (ccalculated), using the PU-loop technique, was in agreement with values acquired from compliance- and tensile-testing-based calculations. According to compliance and tension testing, the velocity of c was 19.5±0.05 and 19.5±0.012.1 m/s, respectively. Using the PU-loop technique, it was 20±0.25 m/s. These results validate the PU-loop methodology in c assessment.

Keywords

Bramwell–Hill equation Compliance testing Moens–Korteweg equation PU-loop Tensile testing.

Abstract

سرعة موجة النبض (c) هي متغير مهم في مجال ديناميكا الدم ودراسة خصائص الجهاز القلبي الوعائي. وهي مرتبطة ارتباطًا مباشرًا بمرونة تجويف الشريان وعكسيًا بمرونة تجويف الشريان. حلقة PU للقياسات المتزامنة للسرعة (U) والضغط (P) المستخدمة لحسابها. تستفيد هذه التقنية من الخطية بين U وP خلال الفترة المبكرة من انقباض القلب، حيث لا توجد موجة خلفية منعكسة بسبب تشعبات الشرايين و/أو انسدادها. تم اختبار صحة طريقة حلقة PU باستخدام اختبار الشد والمطاوعة. تم إجراء اختبار الشد باستخدام خلية تحميل، مع تقدير معامل مرونة يونغ (E) للأنبوب المرن. يستخدم الأخير لحساب c وفقًا لمعادلة موينز-كورتويج. أثناء النبض - لتقدير العلاقة بين P والحجم (V) - أجرينا اختبار الامتثال تحت الضغط الساكن. تنبأت هذه العلاقة بدورات الضغط والانكماش للتحقق من صحة الاختبار، الذي طُبّق على تجويف الأنبوب المرن. وبالتالي، لحساب قابلية تمدد تجويف الأنبوب المرن، استُخدم التغير في حجم التجويف الداخلي الناتج عن التغير في P، ومن ثمّ فإن c يتوافق مع معادلة برامويل-هيل. على الرغم من القيود، مثل: حجم عينة العينات المختبرة؛ الظروف التجريبية غير فسيولوجية تمامًا؛ حساسية الاختبارات بسبب ضوضاء القياس؛ إهمال تباين الخواص وعدم تجانس الأوعية الدموية؛ عدم مراعاة التعقيدات الكاملة لسلوك الشرايين الحقيقي؛ واستخدام أنابيب مرنة اصطناعية أكثر صلابة من التجاويف داخل الجسم الحي، فإن قيمة c المحسوبة (c المحسوبة)، باستخدام تقنية حلقة PU، كانت متوافقة مع القيم المكتسبة من الحسابات القائمة على اختبارات الامتثال والشد. وفقًا لاختبارات الامتثال والشد، بلغت السرعة 19.5±0.05 متر/ثانية و19.5±0.012.1 متر/ثانية على التوالي، ووفقًا لتقنية حلقة PU، بلغت السرعة 20±0.25 متر/ثانية. ونتيجةً لذلك، تم التحقق من صحة منهجية حلقة PU في تقييم c

Al-Khwarizmi Engineering Journal

Articles in This Issue

Abstract

Keywords

Abstract

Abstract

Keywords

Abstract

Abstract

Keywords

Abstract

Abstract

Keywords

Abstract

Abstract

Keywords

Abstract

Abstract

Keywords

Abstract

Abstract

Keywords

Abstract

Abstract

Keywords

Abstract

Abstract

Keywords

Abstract

Abstract

Keywords

Abstract