توضیحات
عنوان فارسی: تحلیل ارتعاشات ماهواره بر اثر تلاطم سیال پیشران
- چکیده
- تحلیل ارتعاشات ماهواره بر اثر تلاطم سیال پیشران
- تلاطم مایع بی اصطکاک در مخازن استوانه ای
- فرمولاسیون ریاضی
- مساله تلاطم کاملا غیر خطی
- فرمولاسیون مرتبهی اول و دوم مسئلهی تلاطم
- نیروهای هیدرودینامیکی
- تلاطم مایع بی اصطکاک در مخازن استوانهای
- نتیجه گیری
چکیده
در صورتی که سطح سیال آزاد در یک مخزن استوانهای، با قطعات صلب سازهای پوشانده شود، فرکانسهای طبیعی و واکنش سیال درون مخزن، به طرز چشمگیری تغییر میکند. این موضوع همچنین با رفتار کمتر جریان گونه داخل مخزن مشخص میباشد. مزیت سطح سیال آزادی که تا حدودی پوشیده شده، در افزایش فرکانسهای طبیعی پیشرانه و دور کردنشان از فرکانس کنترل ماشینهای فضایی و کاهش نوسانات اجرام دخیل در حرکت دینامیکی سیستم میباشد. فرکانس طبیعی پایه یک مایع غیرقابل تراکم و غیر ویسکوز برای یک بافل حلقوی با عرض زیاد شونده که متصل به دیواره مخزن است، محاسبه شده است. با افزایش پوشش سازه ای سطح سیال آزاد، فرکانسهای طبیعی به طور قابل ملاحظهای افزایش مییابند. واکنش به تحریک انتقالی، با محاسبات عددی تخمین زده شد که حاکی از افزایش فرکانسهای تشدید(رزونانسها) میباشد. ساز و کار معرفی شده در این مقاله، بدون هیچ دشواری میتواند برای پوششهای مختلف سطح آزاد سیال به کار گرفته شود. این روش میتواند همچنین به عنوان چارچوبی برای آزمایشات
روشهای عددی نظری مانند روش المان محدود و … استفاده شود.
کلمات کلیدی: ارتعاشات ماهواره، کنترل ارتعاشات، تلاطم سیال، فرکانس طبی
فصل اول تحلیل ارتعاشات ماهواره در اثر تلاطم سیال پیشران
تحلیل ارتعاشات ماهواره در اثر تلاطم سیال پیشران
1.1 تلاطم مایع بی اصطکاک در مخازن استوانه ای
پدیدهی تلاطم پدیدهی پر اهمیت در مهندسی مانند نوسان نفت در تانک سوخت، نوسان موشک با سوخت مایع و غیره میباشد. در صورتیکه فرکانس تحریک نزدیک به فرکانس طبیعی مخزن باشد، رفتار مایع در یک مخزن میتواند شدید و تند باشد. تشدید قوی حرکت مایع ممکن است رخ دهد، که منجر به تولید نیروهای هیدرودینامیکی موجود در مخزن میشود.
از آنجایی که پدیدهی تلاطم برای مهندسی مهم است، برای سالیان بسیار توسط روشها و تئوریهای بسیاری به صورت گترده مورد مطالعه قرار گرفته است. آبرامسون (1996) از یک تئوری خطی برای شبیهسازی دامنهی کوچک تلاطم در یک مخزن، استفاده کرد. فالتینسن (1974) و سولاس (1997) از یک تئوری اختلال استفاده کردند. در سالهای اخیر، محققان از تئوری غیرخطی به منظور تشریح دقیقتر پدیده فیزیک جریان، به ویژه در ارتباط با تلاطم، زمانیکه دامنهی موج تلاطم بزرگ باشد، استفاده میکنند. برای مثال، چن (1996) و همکارانش مایع با دامنهی بزرگ را در مخازن محرک بر اساس معادلات اویلر شبیهسازی کرد و چن و چیانگ (2000) همچنین از معادلهی اویلر برای تحلیل موج ناشی از تلاطم در مخزن شناور صلب استفاده کردند. برای روش عددی، روش المان مرزی به منظور تحلیل مسائل سطح آزاد غیرخطی شامل مسائل تلاطم، به دلیل آنکه به راحتی امکان دنبال کردن سطح آزاد محرک وجود دارد، استفاده میشود. با در نظر گرفتن تاثیر چسبناکی، فالتینسن (1978)، ناکایاما و واشیزو (1981) روش المان مرزی را برای شبیهسازی تلاطم با دامنهی بزرگ در مخزن مستطیلی دو بعدی با محرک افقی، قبول کردند. ایسکس و شینکای (1988) سعی کردند تا از المان مکعبی برای مطالعهی تلاطم غیر خطی در مخزن مستطیلی و همچنین دوار استفاده کنند. رومرو و اینگبر (1995) تلاطم کاملاً غیرخطی متغیر یک سیال میرای رایلی در یک مخزن مستطیلی ناشی از محرک افقی را شبیهسازی کردند. از روش تفاضل محدود نیز در این زمینه مانند چن و همکارانش، استفاده میشود. به عبارت دیگر، ایکیگاوا (1974) از روش المان محدود برای تحلیل مایع تلاطم ناشی از جز منفرد محرک افقی استفاده کرد. ناکایاما و واشیزو (1980) تلاطم غیرخطی مایع در مخزن دوبعدی مستطیلی ناشی از محرکهای گامی را تحلیل کردند. وو و همکارانش (1998) مسائل دوبعدی و سهبعدی بر مبنای روش المان محدود را مطرح کرد. برخی از کارهای اشاره شده مانند آبرامسون (1996)، فالتینسن (1974)، سولاس و فالتینسن (1997) و ناکایاما و واشیزو (1980و 1981) بر تلاطم با دامنهی کوچک تمرکز داشتند در حالی که کارهای دیگر مانند فالتینسن (1978)، رومرو و اینگبر (19959 و چن و همکارانش (1996) بر حرکات دامنه بزرگ با در نظر گرفتن اثر چسبناک، مطالعه کردند.
تمامی کارهای اشاره شده در بالا دربارهی مسائل تلاطم، به محرکهای منظم و امواج منظم محدود میشوند. اگرچه، امواج دریا در محیط واقعی دریا تصادفی هستند. پاسخ سازههای اقیانوسی به امواج تصادفی نیز تصادفی میباشند، همانطور که میتوان در نیروهای هیدرودینامیک تصادفی موجود در ساختارها مشاهده کرد. درنتیجه، مطالعه بر پاسخ تصادفی و نیرو هیدرودینامیکی برای طراحی کشتیها و سایر سازههای اقیانوسی مهم میباشد. بنابراین، تئوری خطی به طور عمده برای مطالعهی امواج تصادفی استفاده میشود و برای سالیان بسیار به منظور طراحی در مهندسی مورد استفاده قرار گرفته است. ایزاکسون و سوبیه (1991) مایع تلاطم را در مخزن استوانهای دوار ناشی از هارمونیک و حرکات تصادفی بر مبنای تئوری پتانسیل خطی، مطالعه کردند. برای مسائل غیرخطی ضعیف، معمولاً روش اختلال برای مطالعهی امواج تصادفی دریا یا پاسخهای تصادفی سازهها استفاده میشود؛ برای مثال، پتی (1994) از روش مرتبهی سه برای تحلیل موج نامنظم باند باریک استفاده کرد. زنگ و چنگ (1992) از آن برای حل مسئلهی پاسخ تصادفی پلت فرمهای دریایی استفاده نمودند. سانگ و همکارانش (2000) از تئوری موج مرتبه دوم برای بدست آوردن امکان توزیع نیروی موج تصادفی، استفاده کرد.
در مطالعهی حال حاضر، ما از روش المان محدود برای تحلیل تلاطم مایع در یک مخزن مستطیلی ناشی از محرکهای تصادفی مبتنی بر تئوری موج کاملاً غیر خطی، استفاده میشود. همگرایی و دقت شبیهسازی عددی و تاثیرات غیرخطی امواج تصادفی و نیروها مورد مطالعه قرار میگیرد. توان طیف امواج و نیروها بدست میآیند و اثر فرکانس اوج بر طیف موج و نیروها مورد بررسی قرار میگیرد. در این شبیهسازی، مدل مرتبهی دوم حوزهی زمانی نیز به منظور محاسبهی بلندی موج غیرخطی و نیروی هیدرودینامیکی برای مقایسه کامل با مدل غیر خطی، استفاده شده است. همچنین میتواند برخی از ویژگیهای جالب موج غیر خطی را نمایش دهد. بهعلاوه، این روش نسبت به تئوری کاملا غیرخطی، چندین برتری بارز دارد؛ پیادهسازی آن آسانتر است و نیازمند منبع محاسباتی بسیار کوچکتری میباشد.
روش المان محدود به عنوان ابزار عددی در این مطالعه انتخاب شده است. ثابت شده است که این روش مقاوم و موثر در حل مسائل موج آبی غیر خطی توسط مطالعات قبلی، مانند ناکایاما و واشیزو (1980)، وو و همکارانش (1994 و 1995 و 1998) میباشد. قابل اشاره است که روش المان مرزی نیز برای مسائل سطح آزاد دقیق و موثر است. این روش دارای یک سری فواید نسبت به روش المان محدود میباشد، از جمله اینکه گسستهسازی نیازمند اجرا در دامنه سیال نیست، بلکه فقط باید در دامنهی مرزی انجام شود که ابعاد مسئله را کاهش میدهد. در نتیجه، به نظر میرسد که روش المان مرزی ممکن است نیازمند زمان و ذخیرهساز کامپیوتری کمتری نسبت به روش المان محدود باشد. اگرچه، زمانی که سیال جریان پتانسیلی فرض شود و روش المان محدود استفاده شود، ماتریس ضرائب سراسری تولید شده توسط روش المان محدود، متقارن است که میتواند در یک ذخیرهساز فشرده نگه داشته شود. بهعلاوه، اگر تمامی گرهها به خوبی شمرده شده باشند، پهنای باند ماتریس سختی عمومی بسیار کوچک خواهد شد. در نتیجه، ذخیرهساز بسیار کوچک و منابع محاسباتی که نسبت به روش المان مرزی بسیار کمتر هستند، مورد نیاز میباشند. معادلهی المان محدود به وسیلهی برخی از روشهای موثر مانند فاکتور چلسکی[1] قابل حل است.
توجه:
- برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
- لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.
به منظور سفارش تحقیق مرتبط با رشته تخصصی خود بر روی کلید زیر کلیک نمایید.
سفارش تحقیق
دیدگاهها
هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.