محاسبه مشتقات پايداري در جريان تراكم ناپذير به روش فركانس تقليل يافته غيرخطي

دكتري تخصصي

با پيشرفت رويكرد طراحي وسايل پرنده به سمت طراحي سيستم هاي پرمانور، نياز به پايگاه داده دقيق و كامل از مشتقات پايداري بيشتر از هر زمان احساس مي شود. در حال حاضر ديناميك سيالات محاسباتي مي تواند مشتقات پايداري ديناميكي را كه معمولا به وسيله يافتن پاسخ جريان سيال به حركت هاي اجباري و متناوب جسم به دست مي آيد، با دقت خوب تخمين بزند اما به دليل نياز به محاسبه جريان غيردايمي بسيار پرهزينه است. در اين رساله سعي شده است تا روشي با دقت و بازدهي زماني مناسب براي محاسبه اين مشتقات براي جسم متحرك در سيال تراكم ناپذير، بر مبناي روش دامنه فركانس غيرخطي ارايه شود. از روش دامنه فركانس غيرخطي جهت حل آن دسته جريان هاي غيردايمي تناوبي كه در آن ها تنها نياز به دستيابي به حل حالت ماندگار متناوب است، مي توان استفاده كرد. كاهش هزينه محاسباتي با حذف زمان لازم براي حل گذراي اوليه كه عمده هزينه محاسبات را به خود اختصاص مي دهد، با استفاده از اين روش امكان پذير است. در اين روش معادلات غيردايمي در حوزه زمان به يك مسئله در حوزه فركانس تبديل شده و فرآيند حل، زماني را جهت يافتن حل گذرا تلف نمي كند. در تحقيقات پيشين، از روش فركانس تقليل يافته غيرخطي براي شبيه سازي جريان هاي تراكم پذير استفاده شده است. در تحقيق حاضر اين روش براي شبيه سازي جريان تراكم ناپذير با استفاده از معادلات ناوير-استوكس براي جريان لزج تراكم ناپذير توسعه داده شده است. از چند جريان كه براي آن ها حل تحليلي دقيق وجود دارد، به منظور اعتبارسنجي استفاده است. با توجه به وجود حل دقيق، مقايسه اي بين زمان حل به روش فركانس تقليل يافته غيرخطي و روش دقيق زماني صورت پذيرفته كه نشان مي دهد روش فركانس تقليل يافته غيرخطي با دقت بسيار خوبي مي تواند جريان غيردايمي تناوبي تراكم ناپذير را با زماني بسيار كمتر (كاهش زمان حداكثر به يك ششم برابر) نسبت به حل دقيق زماني شبيه سازي كند. در ادامه از برنامه فركانس تقليل يافته غيرخطي در شرايط پيچيده تر و براي به دست آوردن مشتقات پايداري ديناميكي يك جسم دو بعدي متحرك در سيال تراكم ناپذير استفاده شده است. با توجه به نتايج حاصل، روش فركانس تقليل يافته غيرخطي با استفاده از تعداد هارمونيك كم بخوبي توانسته است جريان نوساني حول جسم و در نهايت مشتقات پايداري ديناميكي را تخمين بزند.

190738

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر مسعود خراتي كوپايي

تبديل انرژي

دكتر محمد حسن شجاعي فرد