مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی آیروترموالاستیسیته پوسته با خمش استوانه‌ای به روش حجم محدود و باقی‌مانده وزنی گالرکین

نویسندگان
1 دانشگاه تربیت مدرس
2 استادیار دانشگاه تربیت مدرس
3 دانشگاه تفرش
چکیده
پدیده‌ی فلاتر صفحه توسط طراحان هوافضا همواره مورد نظر و اهمیت بوده زیرا امکان تخریب زود هنگام، در اثر خستگی وجود دارد. یکی از راههای افزایش اطمینان به نتایج تئوری، استفاده از شبیه‌سازی عددی برای نزدیکی بیشتر به فیزیک مسئله است. آنچه در این پژوهش دارای اهمیت است، تحلیل آیروالاستیک پوسته دوبعدی به روش حجم محدود براساس معادلات آیرودینامیک ناویراستوکس، برای جریان لزج و چرخشی در رژیم مافوق صوت است. همین‌طور، تحلیل آیروالاستیک پوسته دوبعدی غیرخطی، به روش نیمه تحلیلی باقی‌مانده وزنی، با استفاده از مدل جریان پتانسیل (تئوری پیستون مرتبه سه)، بدون اثرات لزجت جریان در ترکیب با نیروهای مکانیکی و حرارتی برای اولین مرتبه انجام شده است. اثر تغییر انحنای پوسته در فلاتر و رفتار پسا فلاتر صفحه و پوسته، در هر دو روش، بررسی و مقایسه شده است. فشار گسترده بر روی پوسته، براساس مدل جریان لزج؛ به روش حجم محدود و مدل تحلیلی جریان پتانسیل برای جریان غیرلزج، مقایسه شده است. عدم تطابق نتایج عددی و تحلیلی، در نیمه انتهایی صفحه، مشاهده شده که تا کنون در مقالات اشاره نشده است. با استفاده از اصل همیلتون و رابطه کار مجازی، انرژی پتانسیل و جنبشی پوسته؛ و تبدیل معادلات دیفرانسیلی به معادلات غیرخطی معمولی، به روش رانگ-کوتای مرتبه 4 حل شده است. مهمترین نتیجه حاصل، تفاوت حل عددی و تحلیلی، برای فلاتر پوسته، برخلاف تناسب خوب نتایج، برای فلاتر صفحه است. بنابراین استفاده از تئوری پیستون برای شبیه‌سازی جریان روی صفحه دارای انحنا باید با دقت بیشتری انجام شود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Aerothermoelasticity of 2D shell with Finite Volume and Gallerkin Method

نویسندگان English

Hamid Moosazadeh 1
Behzad Ghadiri 2
Masud Rasekh 3
2 Tarbiat Modares University
چکیده English

The panel flutter is concentrated with aerospace researchers, because of fatigue failure on structures. The usage of the numerical simulation is good company with analytical method. The 2D cylindrical panel flutter is simulated with navierstocks equations for fluid flow with finite volume theory. Also, Simulation is prepared with piston theory for analytical solution. Comparison of full numerical finite volume and assume mode method in post flutter domain is produced. Non-linear shell with the effect of in-plane load, thermal load and aerodynamic load with 3rd order piston theory is modeled to solve with assume mode method. The numerical method is 4th order rung-kutta to solve ODEs. With increasing shell camber, limite cycle oscillation change to random motion. The effect of expansion waves made decrease in second half of shell in analytical method in compare to numerical. The most important output depend on equal result for flat plate and different result on curve plate with numerical and analytical method. With increasing shell camber, limite cycle oscillation change to random motion. The effect of expansion waves made decrease in second half of shell in analytical method in compare to numerical. Amplitude of oscillation and flutter speed respectively is increase and decrease in numerical method despite of analytical one.

کلیدواژه‌ها English

Shell flutter
Viscose flow
Finite element
Finite volume
Gallerkin