مقایسه حل عددی و تحلیلی معادلات حاکم بر ارتعاشات تیر پیزوالکتریک برداشت کننده انرژی تحت جریان گردابی

در این مقاله به بررسی کارایی روش تئوری اغتشاشات در پیش بینی رفتار دینامیکی تیر برداشت کنندهی انرژی تحت اثر ریزش گردابه پرداخته می شود، بدین منظور یک استوانه ی مدور به انتهای تیر یک سر گیرداری که لایه ی پیزوالکتریک بر روی آن قرار دارد ضمیمه شده و جریان سیال، موازی با راستای تیر بر روی آن عبور داده می شود. تیر در اثر تولید گردابه های نوسانی در قسمت پشت استوانه که از تعامل سازه و سیال نشات می گیرد، دچار ارتعاش عمود بر جریان سیال می شود. نیروی آیرودینامیکی توسط معادله ی نوسانگر وندرپول اصلاح شده مدلسازی می شود. همچنین از اصل همیلتون برای استخراج معادلات حرکت استفاده می شود. پس از بدست آوردن شکل مودهای ارتعاش آزاد از آن به عنوان تابع مقایسه ای در روش مودهای فرضی استفاده و معادلات گسسته به کمک معادله ی اولر لاگرانژ به دست می آید . معادلات به هر دو روش عددی و تحلیلی تئوری اغتشاشات حل می شوند و نتایج با هم مقایسه می شوند. نتایج نشان می دهد که روش تحلیلی ارائه شده در این مقاله به خوبی می تواند دینامیک برداشت انرژی را پیش بینی کند.

کلیدواژه ها:

تئوری اغتشاشات ، برداشت کنندهی انرژی پیزوالکتریک ، تعامل سازه و سیال ، مودهای فرضی