تحلیل عددی نوسانات صفحه منعطف متصل به انتهای جسم صلب در جریان لزج تراکم پذیر با استفاده از شبیه سازی سه بعدی اندرکنش سیال- سازه

در این مقاله به تحلیل نوسانات یک نوار باریک بسیار انعطاف پذیر متصل به جسم سه بعدی که در معرض جریان سیال لزج فروصوت قرار دارد، پرداخته شده است. هدف تحلیل تداخل سازه و سیال با استفاده از الگوریتم ترکیبی مناسب است که بتواند بخش حل سیال و حل سازه را بخوبی با هم ترکیب نموده و تبادل اطلاعات مناسبی را تامین نماید. برای حل جریان سیال از یک حلگر دینامیک سیالات محاسباتی استفاده شده و تحلیل سازه توسط مدل تیر یک سردرگیر اویلر- برنولی صورت گرفته است. برای تحلیل اندرکنش سیال- سازه، الگوریتم ترکیبی چند بخشی تکراری برای برقراری ارتباط و تبادل اطلاعات میان بخش های سیال و سازه به کارگیری شده و شبیه سازی انجام شده است. در ادامه با توجه به عددهای سختی خمشی مختلف و جرم های متفاوت نوار باریک، نتایج و نمودارهای مربوط به مشخصات نوسان شامل دامنه و فرکانس، همچنین تغییرات نیرو و گشتاور ناشی از نوسانات ارائه شده است. تحلیل در هر دو حالت دوبعدی و سه بعدی انجام شده است که حالت سه بعدی شامل یک استوانه و نوار باریک انعطاف پذیر متصل به آن است. نتایج حاصل نشان می دهد که چارچوب محاسباتی توسعه یافته به خوبی فیزیک حاکم بر مساله اندرکنش سیال- سازه را تسخیر نموده است. همچنین مطالعه پارامتری نشان می دهد که برای نوار باریک منعطف متصل به جسم در رژیم جریان مورد مطالعه سه حالت تغییرشکل استاتیک، نوسان پایدار و ناپایداری آشوبناک (تقریبا ۱۰۶E<) رخ خواهد داد.

کلیدواژه ها:

Fluid-Structure Interaction ، Viscous Flo ، Numerical Simulation ، Beam Theory ، Coupling Algorithm ، اندرکنش سیال- سازه ، جریان لزج ، شبیه سازی عددی ، مدل تیر ، الگوریتم ترکیبی