تاثیر نانو ذرات بر رفتار ارتعاشی تک میله در جریان محوری سیال

در این مطالعه، رفتار ارتعاشی یک میله سوخت استوانه ای تحت جریان محوری آشفته سیال با استفاده از روش عددی بررسی شده است. مدل سازی بر پایه برهم کنش دوطرفه سیال–سازه (FSI) انجام شده که با استفاده از روش تقسیم بندی شده و کوپل خارجی قوی میان دو حلگر مجزای سیال و سازه پیاده سازی گردیده است. تبادل نیرو و جابه جایی در مرز مشترک با بهره گیری از شبکه بندی متحرک صورت گرفته و تا رسیدن به همگرایی کامل ادامه یافته است. به منظور اعتبارسنجی، نتایج عددی با داده های شبیه سازی شده در شرایط مشابه مقایسه شده اند که نشان دهنده تطابق مناسب در پیش بینی فرکانس ارتعاش (۳.۸۸ هرتز) و جابه جایی (حدود ۲۲ میکرومتر) می باشد. به عنوان نوآوری، اثر نانوسیال بر ارتعاشات میله سوخت بررسی شده است. نانوذرات با درصدهای حجمی ۰.۲۵، ۰.۵، ۱ و ۲ درصد به سیال پایه افزوده شده و تاثیر آن ها بر فرکانس و دامنه ارتعاش تحلیل گردیده است. نتایج نشان می دهند که با افزایش درصد نانوذرات، فرکانس کاهش یافته و دامنه ارتعاش افزایش می یابد. این نتایج بیانگر نقش مهم نانوذرات در تغییر رفتار دینامیکی سازه های در تماس با سیال هستند.

کلیدواژه ها:

ارتعاشات ناشی از جریان سیال ، نانوسیال ، برهمکنش سیال و ساختار