شبيه سازي عددي فلاتر صفحه در جريان هاي صوتي و مافوق صوت

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

چكيده علم مكانيك، شاخه‌اي از علوم مهندسي است كه به بررسي و شناخت پديده‌هاي طبيعي و غيرطبيعي مي‌پردازد. يكي از پديده‌هايي كه به صورت مستمر در جهان اتفاق مي‌افتد، ارتباط بين جسم جامد و سيال است كه توسط علم تعامل سيال-سازه بررسي مي‌شود. با وجود اينكه علم تعامل سيال-سازه در سال‌هاي اخير مورد توجه قرار گرفته است اما بسياري از مسائل علم مكانيك را شامل مي‌شود. رفتار آيروالاستيكي جزو مسائلي است كه توسط تعامل سيال-سازه بررسي شده و به مطالعه‌ي مسائل در شرايط آيروديناميكي و الاستيكي مي‌پردازد. يكي از پديده‌هاي مرتبط با آيروالاستيسيته، پديده‌ي فلاتر است. پديده‌ي فلاتر، نوعي رفتار آيروالاستيك خود مخرب بوده كه در اثر تقابل بين نيروهاي آيروديناميكي، الاستيكي و كشساني به وجود مي‌آيد . اين پديده مي‌تواند باعث شكست در سازه شود. پيش‌بيني فلاتر كار سختي است زيرا جزو مسائل غيرخطي محسوب مي‌شود. فلاتر صفحه نوعي از فلاتر است كه در سازه‌هاي صفحه مانند رخ مي‌دهد. از آنجا كه اكثر سازه‌هاي هوايي از صفحات نازك ساخته شده‌اند، پيش‌بيني فلاتر صفحه براي طراحي سازه‌هاي هوايي، بسيار مهم محسوب مي‌شود. با توجه به اهميت اين موضوع، پژوهش‌هاي زيادي در مورد شرايط وقوع فلاتر صفحه انجام شده است. اكثريت تحقيقات در حوزه‌ي فلاتر براي فضاپيماها و جت‌هاي جنگنده انجام شده است. حركت اين سازه‌هاي هواي در اعداد ماخ بالا، ريسك وقوع فلاتر صفحه را بسيار بالا مي‌برد. بر همين اساس مطالعات زيادي پيرامون فلاتر صفحه در شرايط مافوق صوت انجام شده است. در جريان‌هاي صوتي با توجه به پيچيدگي مسئله، بررسي‌هاي محدودي انجام شده كه غالبا بر مبناي تحليل غيرخطي بوده است. در اين پژوهش به كمك روش‌هاي عددي به بررسي احتمال وقوع فلاتر صفحه در جريان‌هاي صوتي و مافوق‌صوت پرداخته شده است. نرم افزار مورد استفاده در اين مطالعه، انسيس بوده و براي علم تعامل سيال-سازه از كوپل دو بخش سازه و سيال استفاده شده است. براي حل مسئله‌ي فلاتر صفحه در سرعت‌هاي مافوق‌صوت از روش‌هاي خطي براي اثبات واگرايي مسئله استفاده شده است و سپس به كمك روش‌هاي غيرخطي، فلاتر صفحه در جريان‌هاي مافوق‌صوت و صوتي بررسي شده است. پارامتر متغير اصلي در بررسي اين پژوهش براساس عدد ماخ جريان بوده است. در شرايط مافوق‌صوت از اعداد ماخ 82/1، 33/2 و 5/3 استفاده شده است. براي بخش جريان صوتي نيز در اعداد ماخ 99/0، 06/1، 13/1 و 20/1 تحليل انجام شده است. در نهايت، نتايج اين مسئله در دو حالت سيال و سازه مورد مطالعه قرار گرفته اند. مطابق نتايج اين شبيه‌سازي، نمودار نوسانات صفحه با توجه به عدد ماخ جريان سيال تغيير پيدا مي‌كنند.‌ اين نمودار پس از مدتي به نوسانات سيكل محدود رسيده يا به حالت ميرا تبديل مي‌شود. تغيير شكل كلي صفحه نيز به شكل تك مد در تمامي نتايج مشخص شده و حداكثر تغيير شكل در مركز صفحه ايجاد شده است. در بخش سيال، پارامترهاي فشار ديناميكي، سرعت و فشار استاتيكي بررسي شدند. نتايج تغيير اين پارامترها نشان مي‌دهد كه به صورت كاملا مشخصي برروي تغييرات پارامترهاي سازه، تاثيرگذار هستند. اين نتايج به دليل آثار نيروي سيال و جابه‌جايي سازه برروي يكديگر به وجود مي‌آيد. با توجه به تحليل اين مسئله، مي‌توان نتيجه‌گيري كرد كه تغييرات در بخش سازه به كمك كنترل در نيروهاي آيروديناميكي و الاستيكي به صورت همزمان اجرا مي‌شود.

218996

تبديل انرژي

فني مهندسي گلپايگان

دانشگاه صنعتي اصفهان