مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مطالعه اثرات اندرکنش سیال و سازه در لوله ویسکوالاستیک بر مبنای بسط جدیدی از روش ماتریس انتقال.

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، مهندسی عمران گرایش سازه های هیدرولیکی، دانشگاه صنعتی شاهرود،
2 دانشیار، مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود
3 استادیار، مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی جندی شاپور
چکیده
در این مقاله تحلیل جریان گذرا در خط لوله ویسکوالاستیک در حوزه فرکانس با درنظر گرفتن اثرات اندرکنشی سیال–سازه بر مبنای یک فرمول‌بندی جدید انجام شده است. در این راستا ابتدا مبانی ریاضی به منظور دستیابی به ماتریس انتقال تعمیم یافته تدوین شده است. در ادامه معادلات حاکم بر جریان سیال و معادلات سازه‌ای از حوزه زمان به حوزه فرکانس تبدیل شده و تلاش گردیده تا با استفاده از فرمول‌بندی مساله در قالب ماتریس انتقال مشتمل بر بردار متغیرهای هیدرولیکی و سازه‌ای، نمایش ساده‌تری از رفتار ویسکوالاستیک حاصل گردد. عدم نیاز به حل انتگرال پیچش و دستیابی به معادلات جبری بجای معادلات انتگرالی حاصل بکارگیری ابزارهای حوزه فرکانس در این تحقیق می‌باشد. در ابتدا برای صحه‌گذاری مدل پیشنهادی دو حالت پایه، یکی لوله صلب و دیگری لوله الاستیک تحلیل گردیده و نتایج حاصل از آنها با داده‌های تجربی موجود و همچنین نتایج حل زمانی مبتنی بر شیوه مشخصه‌ها مقایسه شده‌اند. نتایج در سطح مطلوب بر داده‌های مرجع منطبق بودند. در ادامه با داشتن اطلاعات و مشخصات یک مدل آزمایشگاهی معتبر برای شرایط لوله ویسکوالاستیک کد شبیه‌سازی رفتار گذرا در محیط متلب پیاده‌سازی گردیده و در این حالت نیز نتایج حاصل از مدل پیشنهادی، انطباق خوبی با داده‌های تجربی و منحنی های آزمایشگاهی نشان می دهد. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد استفاده از ابزارهای تحلیل در حوزه فرکانس می‌تواند با سرعت و دقت بالا عملکرد گذرای یک خط لوله را بدست دهد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Study of Fluid Structure Interaction in viscoelastic pipe based on a new extension of Transfer Matrix Method.

نویسندگان English

Hamed Karimian Aliabadi 1
Ahmad Ahmadi 2
Alireza Keramat 3
1 Department of Civil Engineering, Shahrood University of Technology
2 Department of Civil Engineering, Shahrood University of Technology
3 Department of Civil Engineering, JundiShapoor University of Technology
چکیده English

In this research the transient flow analysis in viscoelastic pipes considering Fluid Structure Interaction have been performed utilizing a newly developed formulation of Transfer Matrix Method in frequency domain. To obtain this extended form of TMM, mathematical processes was accomplished. Time domain governing equations have been transformed to frequency domain and then a suitable matrix form of them is used to study transient flow due to sudden valve closure. Obtaining a set of algebraic equations instead of integral equations and the ability to analyze this phenomenon without need to solve complex convolution integral, are some of the benefits of the frequency domain tools, which have been applied in this research. To verify the model, initially two cases of rigid and elastic pipe wall have been analyzed. Results showed good conformity comparing to experimental data and analytical solution available. Then having a set of reliable experimental data of transient flow in VE pipe, MatLab code was adopted to the model and fortunately here also results were in good compatibility with the experimental results. Also it has been showed that this model will be a suitable tool for parametric analysis and for determining the critical situations of the system. The results obtained from this research prove that using frequency domain tools will lead to an effective and precise model for simulating the transient flow characteristics in VE and also normal transmitting pipelines.

کلیدواژه‌ها English

Frequency domain
Viscoelastic Pipe
Transient Flow
Transfer Matrix Method
Fluid-Structure Interaction