تحلیل دینامیک لوله حاوی سیال با حرکت محوری و چرخشی

Abstract

در این تحقیق، تحلیل دینامیکی لوله حاوی سیال دارای حرکت محوری و چرخشی با در نظر گرفتن شرایط مرزی دو سر مفصل انجام شد. لوله به صورت تیر اویلر برنولی در نظر گرفته شد. در این مدل نیروی ژیروسکوپیک و اثر خروج از مرکز در نظر گرفته شدند. معادلات حرکت با استفاده از اصل همیلتون بدست آمدند و دو معادله حرکت برای حرکت‌های عرضی بدست آمد. معادلات حرکت بی بعد شده با استفاده از روش گالرکین گسسته‌سازی شدند و با استفاده از روش رانگ کوتای مرتبه 15s حل شدند. پاسخ فرکانسی سیستم بر حسب سرعت دورانی بی‌بعد بدست آمد. نمودار‌های انشعاب برای سرعت دورانی بی‌بعد لوله، سرعت بی‌بعدسیال و سرعت بی‌بعد شده حرکت محوری لوله بدست آمدند و رفتار دینامیکی با استفاده از نگاشت‌ پوانکاره مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که با افزایش سرعت محوری بی‌بعد لوله، سرعت بی‌بعد سیال و همچنین سرعت دورانی بی‌بعد، پاسخ سیستم افزایش می‌یابد و پس از عبور از ناحیه بحرانی مقدار پاسخ کاهش می‌یابد. در ناحیه بحرانی سرعت محوری بی‌بعد، سیستم به سمت ناپایداری می‌رود. نگاشت پوانکاره رفتار پریودیک را در برخی از نقاط پارامتر کنترلی در ارتعاشات عرضی تیر نشان می‌دهد. برای صحه‌گذاری نتایج از نمودارهای صفحه فاز سیستم و FFT (تبدیل فوریه سریع) استفاده شد.