ترجمه پدیده تلاطم غیرخطی دو بعدی در تحریک تصادفی

توضیحات

 عنوان فارسی:  تحلیل المان محدود مسائل پدیده­ ی تلاطم غیرخطی دو بعدی در تحریک تصادفی

عنوان انگلیسی مقاله:

Finite element analysis of two-dimensional nonlinear sloshing problems in random excitations

چکیده

      مساله­ی پدیده­ی تلاطم تصادفی غیرخطی دو بعدی، توسط سیر تئوری پتانسیل سرعت موج غیرخطی بر مبنای روش المان محدود، تحلیل می­شود. یک مخزن مستطیلی پر شده با مایع با نوسانات تصادفی مشخص، مورد مطالعه قرار می­گیرد. طیف امواج تصادفی و نیروها نیز بررسی شده­اند و تاثیرات فرکانس­های اوج و عرض طیفی، طیف مشخص مورد استفاده در تولید نوسانات تصادفی مورد بحث قرار می­گیرد. به طور عمده، انرژی متمرکز در فرکانس­های طبیعی مخزن است و زمانی که فرکانس اوج نزدیک به فرکانس طبیعی مرتبه iام باشد، انرژی بر فرکانس طبیعی مرتبه­ی iام مسلط است. تعدادی از نتایج بین راه­حل­های کاملا غیرخطی، راه­حل­های خطی و راه­حل­های خطی مرتبه­ی دوم، مقایسه می­شوند.

کلمات کلیدی: روش المان محدود؛ تلاطم؛ تئوری سرعت موج غیر خطی؛ امواج تصادفی؛ طیف انرژی

1- مقدمه

      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[1] (1996) از یک تئوری خطی برای          شبیه­سازی دامنه­ی کوچک تلاطم در یک مخزن، استفاده کرد. فالتینسن[2] (1974) و سولاس[3] (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[4] (1996) و همکارانش مایع با دامنه­ ی بزرگ را در مخازن محرک بر اساس معادلات اویلر شبیه­سازی کرد و چن و چیانگ[5] (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[6] و واشیزو[7] (1981) روش المان مرزی را برای شبیه­سازی تلاطم با دامنه­ی بزرگ در مخزن مستطیلی دو بعدی با محرک افقی، قبول کردند. ایسکس[8] و شینکای[9] (1988) سعی کردند تا از المان مکعبی برای مطالعه­ی تلاطم غیر خطی در مخزن مستطیلی و همچنین دوار استفاده کنند. رومرو[10] و اینگبر[11] (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[12] (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[13] 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[14] و سوبیه[15] (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[16] (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[17] و همکارانش (2000) از تئوری موج مرتبه دوم برای بدست آوردن امکان توزیع نیروی موج تصادفی، استفاده کرد.

توجه:

• برای دانلود فایل کامل ورد لطفا اقدام به خرید نمایید.
• پس از خرید بلافاصله لینک دانلود فایل برای شما ایمیل خواهد شد.