مطالعه عددی نوسانات پایدارکننده انعطاف‌پذیر متصل به جسم در حال ارتعاشات اجباری با استفاده از شبیه‌سازی اندرکنش سیال– سازه

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی ‌هوافضا، پژوهشگاه هوافضا، تهران، ایران

2 استادیار مهندسی مکانیک- هوافضا، پژوهشگاه هوافضا، تهران، ایران

چکیده

در این مقاله به مطالعه نوسانات یک پایدارکننده انعطاف‌پذیر متصل به جسم سه‌بعدی که در معرض جریان سیال لزج فروصوت قرار دارد، پرداخته شده است. هدف از پژوهش حاضر، اولا تحلیل تداخل سازه و سیال با استفاده از الگوریتم ترکیبی مناسبی است که بتواند بخش حل سیال و حل سازه را بخوبی با هم ترکیب نموده و تبادل اطلاعات بین آنها را تامین نماید ثانیا تحلیل پایداری جسم در حضور صفحه انعطاف-پذیر متصل به انتهای آن است. برای این منظور از الگوریتم چند بخشی تکراری برای تبادل اطلاعات میان بخش های سیال و سازه استفاده شده است. در ادامه با توجه به سختی خمشی‌ها و جرم های متفاوت نوار باریک، نتایج مربوط به مشخصات نوسان شامل دامنه و فرکانس، همچنین تغییرات نیرو و گشتاور ناشی از نوسانات ارائه شده است. نتایج حاصل نشان می دهد که چارچوب محاسباتی توسعه یافته با خطای کمتر از 10 درصد برای شاخص‌های مورد نظر، فیزیک حاکم بر مسأله تداخل سیال – سازه را تسخیر نموده است. همچنین مطالعه ارتعاشات اجباری جسم به منظور آنالیز پایداری آن با توجه به ضریب میرایی پیچشی، انجام گرفت که نتایج حاصل از تحلیل‌ها نشان می‌دهد با توجه به شاخص پایداری، وجود صفحه انعطاف‌پذیر می‌تواند وضعیت پایداری جسم را تا حد زیادی بهبود بخشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Melzig HD, Saliaris C )1968( Pressure Distribution during Parachute Opening. Technical Reports AFFDL-TR-66-10.

[2] Peterson CW, Strickland JH (1996) The fluid dynamics of parachute inflation. Annu. Rev Fluid Mechanics 28: 361-87.

[3] Levin D, Daser G, Shpund Z (1997) On the aerodynamic drag of ribbons. AIAA-97-1525.

[4] Lamar Auman M, Wayne Dahlke C (2000) Aerodynamic characteristics of ribbon stabilized grenades. 38th aerospace sciences meeting and exhibit, AIAA-270-2000.

[5] Casadei F, Halleux JP (2001) Transient fluid-structure interaction algorithms for large industrial applications. Comput Method Appl M 190: 3081-3110.

[6] Lamar Auman M, Brett Wilks L (2005) Application of Fabric Ribbons for Drag and Stabilization. Aerodynamic decelerator systems technology conference and seminar. AIAA-1618-2005.

[7] Hou G, Wang J, Layton A (2012) Numerical methods for fluid-structure interaction. Commun Comput Phys 12(2): 337-371.

[8] Balde B, Etienne J (2011) The flapping of a flag, numerical investigation of a Kelvin-Helmholtz instability. 20th Congr`es Francais de M ́ecanique.

[9] Abderrahmane HA, Paidoussis MP (2011) Flapping dynamics of a flexible filament. Physics Rev E 84: 066604.

[10] Auman LM, Dahlke CW (2011) Drag characteristics of ribbons. AIAA 2001-2011.

[11] Kumar V, Udoewa V (2012) Fluid-structure interaction techniques for parachute.

[12] Wang Y, Yu Z )2012) Numerical simulation of the flapping of a three dimensional flexible plate in uniform flow. J Sound Vib 331.

[13] Revell A, Favier J (2013) A lattice boltzmann immersed boundary method to simulate the fluid interaction with moving and slender flexible objects. J Comput Phys 261: 145-161.

[14] Virot E, Amandolese X (2013) Fluttering flags: An experimental study of fluid forces. J Fluid Struct 43: 385-401.

 [15] Farhat C, Lesoinne M (2000) Two efficient staggered algorithms for the serial and parallel solution of three-dimensional nonlinear transient aeroelastic problems. Comput Method Appl M182: 499-515.

[16] Xu L, Wei L, Yunfei Zh (2015) Unsteady Vibration Aerodynamic Modeling and Evaluation of Dynamic Derivatives Using Computational Fluid Dynamics. Hindawi publishing Corporation mathematical problems in engineering, ID 813462.

]۱۷[ سپهوند پ، قاسملو س (1396) ارائه روند ضرایب دینامیکی دمپینگ رول و دمپینگ پیچ یک پرتابه در شرایط پروازی مختلف به روش عددی. مجله علمی پژوهشی مکانیک سازه­ها و شاره­ها 196-183 :(4)7.

 [18] Vishal A, Jubaraj S (2013) Numerical prediction of pitch damping stability derivatives for finned projectiles. Army Research Lab, ARL-TR-6725.

 [19] Bazilevs Y, Takizava K (2013) Computational fluid-structure interaction: Methods and applications. Wiley.

[20] Hubner B, Walhorn E, Dinkler D (2004) A monolithic approach to fluid-structure interaction using space-time finite elements. Comput Method Appl M 193: 2087-2104.