بررسی عددی ارتعاشات غیرخطی نازل موشک حاوی سوخت

مسئله لوله حاوی جریان سیال از حدود سال ۱۹۵۰ به منظور تحلیل ارتعاشات خطوط انتقال نفت بطور جدی مورد بررسی قرار گرفت. علی رغم اینکه این سیستم از لحاظ ساختاری سیستمی ساده است اما از نظر رفتار دینامیکی بسیار پیچیده است. وجود پدیده های بسیار جالب و متنوع غیرخطی در رفتار دینامیکی این سیستم باعث علاقه مندی ریاضیدانان و فیزیکدانان به این مسئله شد، که خصوصا در لوله یکسر آزاد بیشتر نمود پیدا می کند. مدلسازی چنین سیستمی در مبدل های حرارتی، رآکتورهای هسته ای، ابزارهای میکرو و نانو، سیستم انتقال سوخت راکتها (به علت اهمیت کاهش وزن و در نتیجه انعطاف پذیری بیشتر )، رباتها و تجهیزات پیمایشگر زیر آبی، بررسی اضمحلال ریوی و ... کاربرد دارد. در این تحقیق یک رابطه تحلیلی غیرخطی برای ارتعاشات خودتحریک لوله حاوی جریان سیال استخراج شده است که یکسر آن آزاد و سر دیگر آن گیردار است و تحت تاثیر نیروی جاذبه قرار گرفته است. معادلات غیرخطی با استفاده از روش همیلتون بدست آمده و با تعریف پارامترهای بی بعد مناسب، معادله حرکت بی بعد شده است. سپس با فرض تیر اولر-برنولی و با استفاده از روش گلرکین معادله را گسسته کرده و به یک معادله دیفرانسیل وابسته به زمان خواهیم رسید. با کدنویسی در نرم افزار Matlab و ایجاد مدل در سیمولینک، معادله را حل کرده و تاثیر پارامترهای مختلف بر رفتار سیستم را بررسی کرده ایم.

کلیدواژه ها:

ارتعاشات غیرخطی ، موشک حاوی سوخت ، روش همیلتون ، معادله تیر اولر-برنولی ، متلب