بررسی ارتعاشات غیرخطی پوستههای مخروطی در حضور جریان سیال داخلی و خارجی
Nonlinear vibrations of conical shells with concurrent internal and external flows
- Tez No: 874979
- Danışmanlar: DOÇ. R.D. FİROUZABADİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Uçak Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: Farsça
- Üniversite: Sharif University of Technology
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Uçak Mühendisligi Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 488
Özet
Mevcut çalışmada, hem ayrı hem de eşzamanlı iç ve dış akışlara sahip konik kabukların doğrusal olmayan titreşimleri ve stabilitesi incelenmiştir. Dış ve iç akışlar sırasıyla süpersonik ve subsonik rejimlerde yer almaktadır. Yapıya etki eden dış yüklemeyi modellemek için Krumhar'ın aerodinamik piston teorisi ve iç akışkan dinamiklerini yakalamak için sıkıştırılabilir potansiyel akış modeli kullanılmıştır. Sıkıştırılabilir akışkan modeli, viskoz ve dönme olmaksızın varsayımlarının uygulanmasından sonra Navier-Stokes denklemlerinin basitleştirilmesiyle elde edilmiştir. Doğrusal olmayan yapısal hareket denklemleri, Hamilton dinamikleri yaklaşımı kullanılarak ve Flugge teorisi varsayımlarından yararlanılarak türetilmiştir. Kısa ve kalın kabuklar için uygun bir model sağlamak amacıyla kayma deformasyonu etkileri de dikkate alınmıştır. Yapısal hareket denklemlerini çözmek için Ritz tabanlı (Enerji tabanlı) bir yaklaşım izlenmiş (bu yaklaşım genişletilmiş Galerkin metodu olarak da adlandırılır) ve klasik sınır koşullarının tüm olası kombinasyonları için serbest titreşim özellikleri elde edilmiştir. Önerilen algoritma, tüm klasik ve elastik sınır koşullarını modellemede son derece esnek olup hızlı yakınsama sağlamaktadır. İç akışkan akışını yöneten taşınım akışkan denklemi, sonlu elemanlar yöntemiyle çözülmüş ve çeşitli ticari ve akademik paketlerle doğrulanmıştır. Ayrıca, yapısal hareketler ve akışkan yüklemeleri, ara yüzeydeki geçirimsizlik koşulu ve Bernoulli ilişkisi aracılığıyla birbiriyle ilişkilendirilmiştir. İç akışkan ile birlikte olan çift alan probleminin serbest titreşim sonuçlarının doğrulaması yapılmıştır. Çözümün verimliliği, statik yoğunlaştırma tekniğine dayalı sağlam bir azaltılmış mertebe modeli (ROM) geliştirilerek artırılmıştır. Bu ROM, gerekli serbestlik derecesi sayısını ve dolayısıyla hesaplama maliyetlerini, özellikle doğrusal olmayan analizde, en aza indirmektedir. Hem durağan hem de akışkan içeren hava/sıvı kaplamaları göz önünde bulundurulmuş ve buna bağlı dinamik ve stabilite davranışları incelenmiştir. İç akışlara sahip konik ve silindirik kabuklar için stabilite marjinleri, literatürde ilk kez 8 yapısal ve 4 akışkan sınır koşulu seti için tek bir birleşik çözüm prosedürü ile sağlanmıştır. Dış süpersonik akışlara sahip konik kabukların doğrusal stabilitesi üzerine kapsamlı bir çalışma üç set yapısal sınır koşulu ile gerçekleştirilmiştir. Farklı kabukların dinamikleri üzerindeki statik ön yükleme etkisi de incelenmiştir. Mevcut araştırma, üç durum için doğrusal olmayan sonuçlar ile sonlandırılmıştır; bunlar sırasıyla iç akışlara sahip doğrusal olmayan kabuklar, dış akışlara sahip doğrusal olmayan kabuklar ve eşzamanlı iç ve dış akışkan yüklemelerine sahip doğrusal olmayan kabuklar. Sabit serbest konik ve silindirik kabuklar için doğrusal olmayan post-flutter analizi, zaman geçmişi grafikleri, faz grafikleri, FFT-PSD grafikleri ve Poincare haritaları şeklinde sunulmuş ve çeşitli periyodik, yarı periyodik ve kaotik hareketler tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
In the current study, nonlinear vibration and stability of conical shells with both separate and concurrent internal and external flows are studied. External and internal flows are in the supersonic and subsonic regimes, respectively. The Krumhar's aerodynamic piston theory is utilized to model the external loading on the structure as well as the compressible potential flow model to capture the internal fluid dynamics. The so-called compressible fluid model is obtained via simplification of the Navier-Stockes equations after applying the inviscid and irrotational assumptions. The nonlinear structural equations of motion are derived using the Hamiltonian dynamics approach and utilizing the Flugge theory assumptions. Shear deformation effects are included to provide a feasible model for short and thick shells. In order to solve the structural equations of motion, a Ritz-based (Energy-based) approach is followed (this approach is also denoted as the extended Galerkin method) and the free vibration characteristics are obtained for all possible combinations of the classical boundary conditions. The proposed algorithm is so flexible in modeling all classical and elastic boundary conditions and also rapid convergent. The convective fluid equation governing the internal fluid flow is solved by the finite element method and verified by several commercial and academic packages. Moreover, the structural motions and fluid loadings are interrelated via the so-called impermeability condition present at the interface and the Bernoulli relation. Verifications of the free vibration results of the coupled-field problem (with internal fluid) are conducted. The efficiency of solution is then enhanced by developing a robust reduced order model (ROM) based on the static condensation technique. This ROM minimizes the number of required degrees of freedom and consequently the computational costs, especially in nonlinear analysis. Both stationary and flowing internal air/liquid containments are considered and the corresponding dynamical and stability behaviors are investigated. Stability margins for both conical and cylindrical shells with internal flows are also provided for the first time in literature for 8 sets of structural and 4 sets of fluid boundary conditions by a single unified solution procedure. A comprehensive study is then conducted over the linear stability of conical shells with external supersonic flows at three sets of structural boundary conditions. Effect of static prestress loading on the dynamics of different shells is also investigated. The present research is culminated by the nonlinear results for 3 cases which are namely, nonlinear shells with internal flows, nonlinear shells with external flows and nonlinear shells with concurrent internal and external fluid loadings. Nonlinear post-flutter analysis are provided for clamped-free conical and cylindrical shells in the form of time history plots, phase plots, FFT-PSD plots and Poincare maps and a variety of periodic, quasi-periodic and chaotic motions are detected.
Benzer Tezler
- تحلیل ارتعاشات و کمانش پوسته مخروطی ضخیم ساخته شده از مواد هدفمند تحت اثر دما و فشار متغیر با در نظر گرفتن نقص هندسی اولیه و استفاده از تئوری برشی مرتبه بالا
Vibration and Buckling Analysis of Thick FGM Conical Shells Under Thermal and Pressure Distributions of Internal Flow, Considering Geometric Imperfections Using a Higher Order Theory
MOHAMMAD RAHMANIAN
Yüksek Lisans
Farsça
2011
Havacılık MühendisliğiSharif University of TechnologyUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assoc. Prof. Dr. ROHOLLAH DEHGHANİ FİROUZABADİ
- بررسی سينماي نوري بیلگه جيلانرؤياهاي زمان از دست رفته
Cinema of nuri bilge ceylan: the dreams of lost time
FAYSAL SOYSAL
Yüksek Lisans
Farsça
2007
Sahne ve Görüntü SanatlarıTehran University of ArtDr. MAJID SHAYKH ANSARI
Dr. SHAHABADDIN ADEL
- بررسی رابطه بین اعتیاد اینترنتی و هیجان خواهی بااستعداد خیانت زناشویی در دانشجویان متأهل واحد ارومیه
Relation between internet addiction and sensationseeking with talented marital infidelity in married students of Islamic Azad University Urmia Branch
MARYAM GHOLAMINEJADMOGHADDAM
- بررسی تجربی و تحليلی هيدروفرمينگ ورقهای آلومينيومی با کمک ديسک شناور
Alüminyum Levhaların Yüzer Disk Yardımıyla Hidro Şekillendirmesinin Deneysel ve Analitik Çalışması
SHAHRAM ABBASNEJAD DIZEJI
Yüksek Lisans
Farsça
2008
Makine MühendisliğiIran University of Science and TechnologyÜretim Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FARAMARZ DJAVANROODİ
- بررسی و تخمین تابع تولید آفتابگردان در استان آذربایجان غربی برای دوره 1380-1360
1981-2001 dönemı batı azerbaycan ilinde ayçiçeği üretim fonksiyonunun araştırılması ve tahmini
SAEID HAJIHASSANIASL
Yüksek Lisans
Farsça
2003
EkonomiIslamic Azad Universityİktisat Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. MASOUD MANSOORI
