در این پایان نامه، جریان تراکم ناپذیرِ ناپایا، لزج و دو بعدی حول دو سیلندر استوانه ای در چیدمان پشت سرهم و عرضی در رژیم های آرام و آشفته با استفاده از روش حجم محدود شبیه سازی شده است. این شبیه سازی ها در اعداد رینولدز متفاوت و فواصل مختلف بین دو سیلندر برای (الف) دو سیلندر ساکن و (ب) سیلندر ساکنی که در پایین دست یک سیلندر انعطاف پذیر قرار دارد، صورت گرفته است. دو سیلندر استوانه ای در چیدمان های مختلف کاربردهای متنوعی در زمینه های مختلف مهندسی از جمله نگهداشتن بال هواپیماهای دوباله در صنایع هوانوردی، برج های خنک کن در مهندسی هوافضا و کابل-های انتقال برق در مهندسی برق دارند. هدف از این مطالعه، بررسی رفتار جریان و بدست آوردن نیروهای هیدرودینامیکی وارد بر سیلندرهای بالادست و پایین دست جریان و مقایسه آنها با نتایج تجربی و عددی دیگر می باشد. جهت بررسی درستی روش، شبیه سازی جریان حول تک سیلندر استوانه ای ساکن و متحرک ارائه شده است. شبکه مورد استفاده، شبکه کارتزین جابجا شده می باشد که با استفاده از روش جمله چشمه بزرگ و سلول شبح ، به ترتیب دو سیلندر استوانه ای داخل میدان در آن شناسایی و شرط عدم لغزش اعمال می شود. این شبکه در نواحی قبل و بعد از دو سیلندر به یک اندازه ریز شده است، اما جهت افزایش دقت محاسبات، ناحیه شامل دو سیلندر ریزتر انتخاب شده است. الگوریتم حل عددی مورد استفاده بر مبنای روش سیمپل می باشد و جهت مدل کردن جریان آشفته از روش rng استفاده شده است. از نمودارهای ضرایب برا و پسا و کانتورهای خطوط جریان و توزیع چرخش ، مشاهده می شود که برای دو سیلندر ساکن تغییر فاصله و عدد رینولدز تاثیر چشمگیری بر مشخصه های جریان حول دو سیلندر دارد. از طرفی، با تغییر عدد رینولدز و سرعت کاهش یافته برای حالتی که سیلندر پایین دست متحرک است، دامنه نوسان و پاسخ دینامیکی این سیلندر تغییر می کند. نتایج بدست آمده با نتایج تجربی و عددی دیگر مطابقت خوبی دارند. کلید واژه: سیلندر استوانه ای، چیدمان پشت سرهم و عرضی، میدان جریان، حجم محدود، شبکه کارتزین-جابجاشده ، پاسخ دینامیکی، نیروهای هیدرودینامیکی.

هدف از مطالعات انجام شده در این رساله، شبیه سازی عددی ارتعاشات و ناپایداری های ناشی از جریان دوبعدی، تراکم ناپذیرِ ناپایا و لزج در مقاطع مستطیلی با نسبت منظری 5/0 تا 6 می باشد. روش عددی بکار رفته، حجم محدود، با استفاده از شبکه جابجا شده می باشد. میدان محاسباتی مورد استفاده بدون نسبت انسداد و جریان آزاد یکنواخت می باشد . جهت اعمال شرایط مرزی سرعت بر سیلندر در حال نوسان، از روش سلول قطع شده به همراه میانیابی خطی درجه سه استفاده شده است. بر اساس مقایسه های انجام شده، مدل برای مدلسازی آشفتگی جریان بکار برده شده است. از طرفی، در جریان آرام از روش قاعده توانی و در جریان آشفته از روش هیبرید جهت گسسته سازی جمله جابجایی استفاده شده است. نتایج حاصله انطباق خوبی با نتایج کار سایر تحقیقات، داشته است. نتایج بدست آمده از شبیه سازی جریان آرام حول مقاطع مستطیلی،بیانگر وابستگی رینولدز بحرانی، به نسبت منظری می باشد. در این رژیم جریان و در نسبت منظری 6/0، 1 و 3 رفتارهای غیرمعمول در مقادیر پارامترهای جریان مشاهده می شود. در جریان آشفته و در نسبت های منظری 6/0، 3، 5 و 6 تغییر الگوی ریزش گردابه، تغییرات غیرمعمول دامنه نوسان و تغییرات مقادیر متوسط ضرایب برآ و پسا، تغییر عدد استروهال، توزیع سرعت و فشار و ویسکوزیته موثر درون دنباله ، خودنمایی می کند. نتایج حاصل از شبیه سازی ارتعاشات و ناپایداری هیدروالاستیک مقاطع مستطیلی بیانگر افزایش سرعت های ناپایداری گالوپینگ ، با زیادشدن نسبت منظری است. دامنه ناپایداری ها، در اثر افزایش میرایی سازه کاهش می یابد. ناپایداری گالوپینگ در مقاطع با نسبت منظری کوچک تر از 6/0 در سرعت هایی پایین تر از سرعت قفل شدگی و سرعت تشدید رخ میدهد و در مقطع با نسبت منظری 3 حداکثر دامنه ناپایداری ها به وقوع می پیوندد.

شبیه سازی جریان های سیالات و پیش بینی رفتار آنها همواره یکی از خواسته های مهندسین در طراحی های حرارتی و سیالاتی بوده است. با توجه به فرمول های ناویر و استوکس که بیان کننده رفتار یک سیال به عنوان یک محیط پیوسته است و میزان اغتشاش در جریان اگر تعداد نقاط شبکه محاسباتی به حدی باشد که بتواند تمامی جزئیات جریان را محاسبه کند آنگاه روش مورد نظر را شبیه سازی مستقیم عددی می گویند. با نگاهی به میزان نقاط مورد نیاز و میزان گام های زمانی بر حسب معیارهای کولموگروف مشخص می شود که برای انجام این روش نیاز به کامپیوتر های موازی با حافظه های بسیار زیاد لازم است که هزینه محاسبات را بسیار بالا می برد. برای کاهش دادن این هزینه ها معمولاً از روش های شبیه سازی گردابه های بزرگ یا معادلات ناویر استوکس متوسط گیری شده رینولدز یا ترکیبی از این دو استفاده می شود. در روش شبیه سازی گردابه های بزرگ، با فیلتر کردن جریان و خارج ساختن ساختار های گردشی ریز جریان، اثرات آن ها را با استفاده از زیر مدل ها جایگزین می کنند. در روش دوم که به روش متوسط گیری زمانی نیز مشهور است، اثرات تناوبات در طول زمان را با استفاده از متوسط گیری زمانی از بین برده و این اثرات را با استفاده از مدل های جبری یا چند معادله ای جایگزین می کنند. در این پایان نامه با توسعه کد بر مبنای روش حجم محدود در حالت های دو و سه بعدی برای حل معادلات سیالات و روش های مدل سازی اغتشاش بر پایه ی متوسط گیری زمانی و فیلتر مکانی، جریان را در هندسه حفره مدل کرد. همچنین برای سرعت بخشیدن به حا معادلات از روش های محاسبات موازی در توسعه ی این کد بهره برده شده است. کلیه نتایج از جمله دقت نتایج، خطوط جریان، سرعت همگرایی، زمان حل برای این دو روش مورد بحث و بررسی قرار گرفته است و در انتها نقاط ضعف و قوت هر روش مورد بحث قرار گرفته است.

در این تحقیق ویرایش نوینی از روش تلفیقی موسوم به گردابه تصادفی- المان مرزی حول دو سیلندر استوانه ای در چیدمان پشت سر هم و عرضی در رژیم های آرام و آشفته معرفی و بکار برده می شود که می تواند جریانهای لزج را در حالت گذرا و در اعداد رینولدز متوسط به بالا در اطراف یا درون هندسه های پیچیده شبیه سازی نماید. در این روش، میدان چرخشی به تعدادی گردابه عددی منفصل می شود و تغییرات این میدان چرخشی در هندسه مورد نظر، با تعقیب این ذرات در دیدگاه لاگرانژی تحت اثر دو مکانیزم جابجایی و نفوذ در هر گام زمانی قابل بیان می باشد. به منظور ارضاء شرط مرزی سرعت صفر روی جدار هندسه، بجای استفاده از روش تصاویر گردابه، از روش المان مرزی استفاده می-شود. همچنین ارضاء شرط سرعت مماس بر مرز جسم از طریق خلق گردابه بر روی مرز جسم امکان پذیر می باشد. از مزایای روش تلفیقی گردابه تصادفی–المان مرزی میتوان به حل لحظه ای در محدوده جریان متلاطم بدون استفاده از هیچگونه مدل کمکی اشاره نمود. با توجه به لاگرانژی بودن روش محاسباتی، سازگاری بسیار خوبی بین نتایج حاصل و مکانیزم واقعی حاکم بر جریان به چشم می خورد. این شبیه سازی ها در اعداد رینولدز متفاوت و فواصل مختلف بین دو سیلندر برای (الف) دو سیلندر ساکن و (ب) یک سیلندر ساکن با سیلندر پایین دست متحرک صورت گرفته است. هدف از این مطالعه، بررسی رفتار جریان و بدست آوردن نیروهای هیدرودینامیکی وارد بر سیلندرهای بالادست و پایین دست جریان و مقایسه آنها با نتایج تجربی و عددی دیگر می باشد. جهت بررسی درستی روش، شبیه سازی جریان حول تک سیلندر استوانه ای ساکن و متحرک ارائه شده است. با محاسبه عددی و رسم نمودار ضرایب برا و پسا و خطوط جریان مشاهده می شود که برای دو سیلندر ساکن تغییر فاصله و عدد رینولدز تاثیر چشمگیری بر مشخصه های جریان حول دو سیلندر دارد. از طرفی، با تغییر عدد رینولدز یا به عبارت سرعت کاهش یافته برای حالتی که سیلندر پایین دست متحرک است، دامنه نوسان و پاسخ دینامیکی این سیلندر تغییر می کند. در اینجا نتایج حاصل از شبیه سازی به صورت لحظه ای محاسبه می شود و پس از برقراری پایداری نسبی جریان سیال، با استفاده از مقادیر متوسط گیری شده، شاخص هایی مانند ضرایب پسآ و برآ ، عدد استروهال و ... محاسبه می شود. نتایج حاصل با دقت بسیار خوب در محدوده اندازه گیری های آزمایشگاهی یا نتایج سایر محققان قرار می گیرد.

جریان سیال از روی یک استوانه علیرغم سادگی ظاهری دارای پیچیدگی های ذاتی فراوانی است و وجود سطح آزاد سیال در نزدیکی آن بر این پیچیدگی ها می افزاید. این موقعیت دارای محدوده وسیعی از کاربردهای مهندسی - از جریان دو فازی درون مبدل های حرارتی تا تأسیسات دریایی مختلف مانند تجهیزات حفاری و استخراج حامل های انرژی از اعماق اقیانوس ها - را در بر می گیرد. در این تحقیق با تهیه و توسعه یک کد محاسباتی کامپیوتری مبتنی بر معادلات متوسط گیری شده رینولدز، روش حجم کنترل و مدل حجم سیال برای شبیه سازی سطح آزاد - که در مراحل و موقعیت های مختلف صحت نتایج حاصل از آن مورد مقایسه با نتایج آزمایشگاهی و تحقیقات پیشین قرار گرفته و ما را از اعتبار نتایج این کد عددی مطمئن می سازد - چنین جریانی شبیه سازی شده است. نتایج این پژوهش نشان می دهد که بر خلاف حالت جریان حول استوانه در عمق زیاد، وجود سطح آزاد مانند یک دیواره عمل کرده؛ اولاً تقارن تشکیل گردابه ها را بر هم می زند، ثانیاً سبب کشیده تر شدن گردابه ها می شود و ثالثاً به دلیل ساختار گردابه ها در پشت استوانه، یک برآیند منفی نیروی برآ (در خلاف جهت سطح آزاد) به استوانه وارد می شود. همچنین وجود سطح آزاد سبب می شود دامنه نوسانات نیروهای هیدرودینامیکی و جابجایی استوانه کاهش یابد. اگرچه به دلیل وجود سطح آزاد تناوب تشکیل گردابه-ها بر هم می خورد، لیکن در دو مقیاس کوچک و بزرگ می توان نظم خاصی را بر رفتار جریان مشاهده کرد؛ که البته نوسانات استوانه باعث متناوب تر شدن پاسخ سیستم می گردد. این گردابه ها سبب ایجاد امواج کوچکی بر روی سطح آزاد می شوند که با جریان سیال به سمت پایین دست حرکت می کنند. همچنین در موقعیت هایی که پدیده قفل شدگی مشاهده می شود، این رفتار بیشتر متأثر از فرکانس ارتعاشات استوانه است تا دامنه این نوسانات. با انجام چند شبیه سازی جانبی دیگر نیز مشخص شد که در مورد جریان با ورودی نوسانی از روی استوانه ساکن نیز نوعی پدیده قفل شدگی قابل تشخیص است و در جریان با سطح آزاد درون کانال با افزایش اندازه مانع، عدد فرود در بالادست جریان کاهش و در پایین دست آن افزایش می یابد. همچنین دو مرحله جدایش در عبور جریان ناشی از شکستن سد از روی استوانه در پایین دست آن مشاهده شد که قدرت گردابه-های ناشی از جدایش اولیه (از سطح فوقانی استوانه) بیش از گردابه های ثانویه (ناشی از جدایش از سطح تحتانی استوانه) می باشد.

نوسانات ازاد مقطع ایرفویلnaca 12 در جریان ارام سیال لزج و تراکم ناپذیر با کمک طرح لاگرانژی المان های گردابه ای ارائه شده است. در کار حاضر، مناطقی از دامنه حل که در ان ها گرادیان سرعت وجود دارد، توسط معادله ناویر- استوکس که به فرم چرخشی نوشته شده است، مدل سازی می شود. بر اساس روش fractional step معادله ناویر- استوکس به دو معادله مجزا تفکیک می شود که در هر گام زمانی به دنبال هم حل می شوند. یکی معادله غیر خطی جابجایی و دیگری معادله خطی نفوذ. میدان چرخش در دامنه حل، توسط گردابه های صفحه ای و حبابی گسسته سازی می شود که هر کدام از المان های گردابه ای در میدان حل، بر اساس قانون بیوساوار جابجا و بر اساس متد random walk نفوذ می کنند. جریان حول ایرفویل، با استفاده از نگاشت جوکوفسکی از حل جریان سیال حول دایره، به دست می اید. اعتبار سنجی کار حاضر با مقایسه نتایج ضرائب نیروی به دست امده از روش المانهای گردابه ای و نتایج به دست امده از نرم افزار xfoil انجام گرفته است. نتایج ایرفویل نوسانی در دو حالت نوسانات استاتیکی و دینامیکی با یک درجه ازادی درجهت پیچشی ارائه شده و تغییرات دامنه نوسان و فرکانس نوسان ایرفویل و در رینولدز های 1000، 3000، 5000 و 10000، با مقادیر متفاوت سفتی پیچشی ایرفویل و ضریب دمپینگ سازه بررسی شده است.

هدف این پایان نامه مطالعه ی پارامترهای جریان غیر دایم، تراکم ناپذیر و لزج داخل کسکید دو بعدی توربوماشین ها با استفاده از روش شبیه سازی گردابه های جداشده ی تأخیری (ddes) بر پایه ی مدل rans اسپالارت-آلماراس است. مدل شبیه سازی گردابه های جداشده یک روش پیوندی rans و les می باشد که توسط اسپالارت در سال 1997 به منظور کاهش هزینه ی محاسباتی روش les ارایه شد. در این روش، مدل آشفتگی rans نزدیک دیواره استفاده می شود و دور از دیواره روش les به کار می رود. روش des اصلی توسط اسپالارت با نام ddes ارتقا یافت. برای گسسته سازی معادلات حاکم، حجم محدود در شبکه ی کارتزین جابجا شده استفاده شده است. از روش پیوندی جهت گسسته سازی عبارات جابجایی معادله ی ناویر-استوکس استفاده می شود. نتایج حاصل از این کار با نتایج تجربی مقایسه شده است. همچنین نتایج ddes با نتایج شبیه سازی جریان با دو مدل آشفتگی sa و sst.k-? مقایسه می شود.

در پایان نامه ی حاضر شبیه سازی سه بعدی جریان لزج، تراکم ناپذیر و ناپایا حول تیر صلب با مقطع مربعی با استفاده از روش حجم محدود و شبکه کارتزین جابجاشده صورت گرفته است. در این راستا از روش جمله چشمه بزرگ برای مشخص کردن تیر صلب در میدان استفاده شده است. شبیه سازی ها در گستره ی اعداد رینولدز 30 تا 250 در چهار نسبت منظری 4، 6، 8 و 10 با استفاده از الگوریتم سیمپل به منظور شناسایی رفتار جریان و تحلیل نیروهای وارده بر تیر انجام گرفته است. با توجه به شبیه سازی های انجام گرفته مشخص گردید که عدد استروهال، فرکانس بی بعد ریزش گردابه، در همه ی نسبت های منظری مورد بررسی، از عدد رینولدز 50 تا 175 افزایش می یابد و پس از آن برای عدد رینولدز 200 کاهش پیدا می کند که نشان از تغییر شکل نوسان جریان می باشد. عدد روشکو که پارامتر فرکانس نامیده می شود، برای همه ی نسبت های منظری مورد بررسی با افزایش عدد رینولدز افزایش می یابد. ملاحظه شد که اثرات سه بعدی در جریان در عدد رینولدز 175 ظاهر شده اند، بنابراین عدد رینولدز بحرانی مربوط به گذار از رفتار دو بعدی به سه بعدی در جریان بین رینولدز 150 و 175 می-باشد. با افزایش نسبت منظری، در اعداد رینولدز بالاتری شاهد ظهور اثرات سه بعدی در جریان می-باشیم. با بررسی رفتار مولفه ی ورتیسیتی در جهت عمود بر جریان برای چهار نسبت منظری شبیه سازی شده، تغییر در شکل نوسانات در جریان از عدد رینولدز 175 به 200 در همه ی نسبت های منظری قابل مشاهده است، همچنین تغییر در چگونگی نوسان گردابه ها در پشت تیر با افزایش عدد رینولدز از 200 به 250 دیده می شود.

تولید شبکه فرایندی بسیار پرهزینه و مشکل، بخصوص برای مسائل با تغییر شکل زیاد و هندسه های پیچیده، می باشد؛ از این رو، در سال های اخیر توجه ویژه ای از طرف محققین مختلف به توسعه ی روش های بدون شبکه معطوف شده است. روش sph که یک روش ذره ای و کاملاً لاگرانژی بوده و بدون استفاده از شبکه به حل میدان محاسباتی می پردازد نیز یکی از این روش ها می باشد. قابلیت های ذاتی این روش در شبیه سازی مسائل با تغییر شکل زیاد سبب توسعه ی آن به حوزه ی fiv در این رساله شده است. پس از بررسی های انجام شده بر روش sph در این پژوهش، الگوریتم پیش بینی-تصحیح کننده ای برای شکستن پیوند بین سرعت و فشار در این روش پیشنهاد می شود (روش piso-sph). پس از آن با بررسی اصول روش mps نقاط ضعفی از این روش با تعریف کمیتی جدید به عنوان " عدد چگالی جهتی ذره" و فرمول بندی مجدد آن برطرف می گردد. بدین ترتیب با استفاده از این کمیت و بدون اعمال فرضیه ی همگن بودن توزیع ذرات، فرمول های این روش دوباره استخراج می شوند. طرح های منفصل سازی حاصل نسبت به روش mps استاندارد حالت جامع تری پیدا می کنند. علاوه بر آن، با بکارگیری دیدگاه تراکم پذیری ضعیف بر این روش، روشی جدید تحت عنوان mpe معرفی می گردد. چگونگی عملکرد روش های پیشنهادی با بررسی طیف متنوعی از مسائل استاندارد مکانیک سیالات بررسی و دقت نتایج نشان داده می شود. یکی از مشکلات عمد? روش sph تراکم پذیر ضعیف، تولید نوسانات فشار در میدان محاسباتی می باشد. در این تحقیق با اضافه کردن جمله ای تحت عنوان دیفیوژن چگالی به معادل? پیوستگی، نوسانات چگالی و در نتیجه فشار تا حد زیادی کنترل می شوند. پس از آن، جریان اطراف یک سیلندر در حالت های مختلفی بررسی می گردد. سیلندر در حالت ساکن و سیلندر با ارتعاشات آزاد و اجباری به صورت هدفمند با شرایط متنوعی شبیه سازی می گردند. حالت های مختلف به نحوی انتخاب می گردند که انواع پدیده های مهم حوزه ی fiv مثل قفل شدگی، رزونانس و رژیم های مختلف گردابه از جمله p+s، 2p و 2p+2s را پوشش دهند. کلیه ی این پدیده ها به صورت مطلوبی شبیه سازی و بررسی می گردند. دقت نتایج و قابلیت روش sph در شبیه سازی مسائل fiv بسیار مطلوب بوده به طوری که علیرغم روش های عددی دیگر، قابلیت دیدن رژیم 2p در رینولدزهای پایین را نیز از خود نشان می دهد.

هدف از این پایان نامه شبیه سازی عددی تحریکات اجباری پره در مدل دوبعدی کسکید توربوماشین جریان محوری در جریان تراکم ناپذیر لزج می باشد. در این تحقیق جریان آشفته از اطراف مدل دو بعدی کسکید عبور داده شده و تحریکی با دامنه و فرکانس مشخص به پره میانی کسکید وارد می¬شود. رفتار جریان اطراف ایرفویل نوسانگر و تاثیر پارامترهای فرکانس و دامنه بر روی ضرائب آیرودینامیکی و ناپایداری استال بررسی شده است. معادلات جریان حاکم بر مساله شامل معادلات ناویر استوکس مرتبه دوم و دو معادله توصیف آشفتگی می باشد که به صورت حجم محدود گسسته سازی شده است. برای مدل سازی حریان آشفته از مدل دو معادله ای k-ω sstکه پاسخ های آن مطابقت بیشتری با نتایج تجربی دارد، استفاده شده است. با تغییر دامنه و فرکانس نوسانات، میزان تاثیر این پارامترها بر روی توزیع فشار پره میانی مورد مطالعه قرار گرفته است. بر اساس نتایج بدست آمده، افزایش فرکانس و دامنه موجب افزایش دامنه تغییرات ضرایب برآ و پسا می¬شود. همچنین در حالت پیچشی در دامنه نوساناتی که منجر به استال می شود، افزایش فرکانس موجب افزایش ضرائب آیرودینامیکی قبل از وقوع استال و به تاخیر افتادن استال می شود.

در این پایان نامه ناپایداری ایرفویل دو درجه آزادی در جریان مافوق صوت بررسی می گردد. ابتدا مدل ایرودینامیکی پیستون مرتبه سوم با صرفنظر از ضخامت ایرفویل در حوزه زمان معرفی گردیده و سپس بر مبنای آن معادلات حاکم در این حوزه استخراج شده است. در ادامه به پاسخ دینامیکی ایرفویل با اثر غیر خطی سازه ای درجه سه با استفاده از روش مقیاس های زمانی چندگانه که از جمله روش های اغتشاشات تکین می باشد پرداخته شده است و پدیده دوشاخه ای شدن برای اعداد ماخ مختلف بررسی شده است. نوسانات سیکل محدود در سرعت های بالاتر از سرعت فلاتر خطی با اثر غیر خطی سازه ای درجه سه رخ می دهند. فرکانس و دامنه این نوسانات با استفاده از روش مقیاس های زمانی چندگانه برای چند حالت مختلف بدست آمده اند. نتایج حاصل با استفاده از نتایج عددی روش رانگ کوتا مورد مقایسه قرار گرفته اند. این مقایسه نشان دهنده تطابق مناسب بین نتایج حاصل از روش تحلیلی و عددی برای تحلیل نوسان سیکل محدود ایرفویل می باشد.

بال های نوسان کننده اخیراً کاربردهای زیادی در وسایل پرنده پیدا کرده اند به خصوص در ریزپرنده ها که برای ماموریت های مختلف نظامی و غیر نظامی از آنها استفاده می شود. دلیل گرایش فراوان به این مکانیزم ها توانایی آنها در تامین عملکرد آیرودینامیکی مناسب برای وسایل مورد اشاره است که غالبا بال-های ثابت قادر به ایجاد آن نیستند. از مزایای بال های نوسان کننده می توان به مواردی همچون توانایی تولید همزمان نیروهای برآ و پیشران، کاهش توان مصرفی و فراهم کردن شرایط پرواز با مانورپذیری بالا بمنظور انجام عملیات های مختلف گشت زنی و شناسایی اشاره کرد. بنابراین مساله تحلیل عملکرد آیرودینامیکی این مکانیزم ها بسیار مهم است. بدین منظور در این تحقیق از مدل جریان پتانسیل برای تحلیل استفاده شده است که تاکنون در بحث های آیرودینامیکی در رژیم های سرعت پایین کارآیی خود را به خوبی نشان داده است. اهداف این پروژه در ابتدا توسعه یک رویکرد عددی مناسب بر اساس مدل جریان پتانسیل برای تحلیل آیرودینامیکی بال نوسان کننده و سپس مطالعه پارامتریک مشخصه های تأثیرگذار بر عملکرد بال نوسان کننده می باشد. با توجه به جدید بودن کاربرد بال های نوسان کننده برای دستیابی به عملکرد ایرودینامیکی مطلوب (مانند ایجاد نیروی پیشران)، این تحقیق از هر دو منظر تحلیل عددی عملکرد آیرودینامیکی بال نوسان کننده و همچنین بررسی تأثیر پارامترهای مختلف بر آن دارای نوآوری است.

موضوع رساله بررسی اثر نقص های هندسی کوچک محلی، بر روی یک صفحه همگن و لایه چینی شده، جهت تعیین رفتار آیروالاستیک، کمانش و ارتعاشی صفحه و تعیین محدوده ی ناپایداری فلاتر و کمانش است. با توجه به امکان ایجاد نقص های کوچک غیرمتقارن و ناهماهنگ با مودهای اصلی و کمانشی صفحه، (که دارای شبیه سازی و حل پیچیده ای نسبت به نقص های متناسب با مودهای سازه هستند)، بررسی اثر این نوع نقص ها از دیدگاه آیروالاستیک و ارتعاشات صفحه بسیار مهم و جالب توجه است. تحلیل صورت گرفته نگاهی جدید به اثر نقص هندسی، در تعیین شرایط پایداری صفحه دارد. شبیه سازی صفحه در چند حالت فرض شده است. مدل اول، پوسته استوانه ای، با انحنای کوچک و فرض خمش استوانه ای و مدل دوم، صفحه تخت، با اثر نقص کوچک محلی و فرض خمش استوانه ای، درنظر گرفته شده است. مدل سوم و چهارم، صفحه تخت لایه چینی شده، با اثر نقص های متنوع محلی، براساس تئوری صفحه نازک کلاسیک و صفحه تقریبا ضخیم با تغییر شکل برشی مرتبه اول، شبیه سازی شده است. تمام مدل های صفحه دارای تغییر شکل بزرگ غیرخطی ون کارمن هستند. شرایط مرزی صفحه تکیه گاه ساده و ثابت است. در شبیه سازی صفحه، خواص مواد وابسته به دما فرض شده و اثر بارهای حرارتی محیطی به صورت نیروی گسترده یکنواخت و متغیر، در طول صفحه و در ضخامت صفحه فرض شده است. اثر بارهای مکانیکی در مرزهای صفحه به صورت فشاری و کششی اعمال شده است. جریان آیرودینامیکی بالای صفحه، براساس تئوری پیستون خطی مرتبه اول و غیرخطی مرتبه سوم تعیین شده است. مدل سازی اثر نقص محلی، براساس بسط تابع تیلور و توابع هایپربولیک انجام شده که قابلیت شبیه سازی انواع اثر نقص های محلی را دارند. معادلات حرکت سیستم با استفاده از اصل جابجایی مجازی، رابطه کار مجازی، انرژی پتانسیل و جنبشی سیستم تعیین شده است. با تشکیل معادلات دیفرانسیلی جزئی غیرخطی و استفاده از روش تقریبی گالرکین، براساس مودهای فرضی و مقدار باقی مانده کمینه، معادلات دیفرانسیلی معمولی حاصل شده، در دو حوزه فرکانسی و زمانی حل شده و مرز فلاتر و رفتار غیرخطی پسا فلاتر، پسا کمانش و ارتعاشی را تعیین نموده ایم. با تبدیل معادلات به فضای حالت و تعیین ماتریس ژاکوبین مربوطه، تحلیل مقدار ویژه در حوزه فرکانس انجام شده است. روش عددی رانج کوتای مرتبه 4 و 5 برای حل عددی معادلات غیرخطی حوزه زمان استفاده شده است. با توجه به ایده ی اصلی رساله مبنی بر اعمال اثر نقص های هندسی محلی غیرمتقارن بر صفحه؛ و عدم وجود نتایجی در این زمینه، در دو حالت راستی آزمایی انجام داده ایم، که در نوع خود برای اولین مرتبه انجام شده است. ابتدا ساختار سازه غیرخطی با اثر نقص را، به روش المان محدود غیرخطی، با استفاده از ماژول دینامیک ضمنی نرم افزار آباکوس، راستی آزمایی نموده و سپس رفتار آیروالاستیک صفحه با و بدون اثر نقص، براساس معادلات کامل ناویراستوکس برای جریان سیال لزج و چرخشی و سازه غیرخطی، به روش حجم محدود، با استفاده از ماژول اندرکنش سازه و سیال نرم افزار cfx، راستی آزمایی نموده ایم. گستره ی فشار روی صفحه با اثر نقص محلی، در اثر گذر سیال مافوق صوت، براساس تئوری پیستون برای سیال غیرلزج و براساس معادلات ناویراستوکس برای سیال لزج، با استفاده از نرم افزار فلوئنت، مقایسه شده است. نتایج حاصل مربوط به اثر نقص محلی بر روی پایداری، کمانش و فلاتر صفحه، بسیار حائز اهمیت است. زیرا، مرز ناپایداری حساسیت بالایی به ارتفاع، مکان و گستردگی نقص دارد. همین طور برای لایه چینی متقارن و پادمتقارن صفحه، در اثر حضور نقص، رفتار پایدار کننده و ناپایدار کننده ویژه ای، مشاهده شده است؛ که تاکنون در تحقیقات این حوزه به آن پرداخته نشده است. در این رساله برخی فرضیاتی که راجع به اثر نقص در رفتار آیروالاستیک و ارتعاشی صفحه، در طی 6 دهه اخیر بوجود آمده؛ تغییر، تکمیل و اصلاح شده است.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

در بسیاری از مسائل مهندسی نیروهای وارده از طرف سیال بر سازه می¬تواند باعث ارتعاش سازه شده و در شرایطی خاص منجر به ناپایداری دینامیکی و ویرانی آن گردد. چنین شرایطی امکان وقوع در مبدلهای حرارتی، رآکتورهای هسته¬ای، بویلرها، عرشه پلها، خطوط انتقال قدرت، سازه¬های دریایی و بسیاری از دیگر تجهیزات مکانیکی-عمرانی را دارا می¬باشد. ناپایداری مذکور در مبدلهای حرارتی که در اکثر آنها مجموعه¬ای از تیوب¬ها (دسته سیلندر استوانه¬ای) با چیدمان مشخص در کنار یکدیگر قرار داشته و در معرض جریان عرضی هستند، ناپایداری الاستیک-سیال نامیده می-شود. پیش¬بینی آستانه شروع ناپایداری الاستیک-سیال از اهمیت خاصی در طراحی مبدلهای حرارتی از دیدگاه ارتعاشی برخوردار بوده و این در حالیست که تحلیل ارتعاشات القاء شده توسط جریان سیال بر سازه، مستلزم درنظر گرفتن دینامیک سازه و رفتار متقابل سیال بطور همزمان می¬باشد. در رساله حاضر جریان عبوری از میان دسته سیلندرهای رایج در مبدلهای حرارتی بصورت عددی شبیه¬سازی و با حل همزمان معادلات حرکت سیال و سازه، آستانه شروع ناپایداری الاستیک-سیال پیش¬بینی شده است. به منظور بررسی دقیق¬تر رفتار این پدیده، دسته سیلندرهای مختلفی از نظر تعداد سیلندرهای انعطاف¬پذیر، مورد مطالعه قرار گرفته¬اند. رویه حل عددی معادلات حاکم بر جریان سیال مبتنی بر روش حجم محدود در شبکه کارتزین-جابجا شده بوده است. بمنظور اعمال شرط عدم لغزش بر مرز واقعی سیلندرهای استوانه¬ای (با توجه به شکل انحنادار آنها و نوع کارتزین شبکه) از روش سلول شبح و تکنیک مقدار بزرگ برای جمله چشمه استفاده نموده¬ایم. همچنین شبکه در ناحیه¬ای که سیلندرهای استوانه¬ای واقع شده¬اند ریزتر انتخاب گردیده¬اند. بمنظور مدلسازی آشفتگی جریان از مدل استاندارد استفاده شده است. دینامیک حرکت سازه در جهت جریان و عمود بر آن با معادلات جرم، فنر و دمپر شبیه¬سازی شده و بصورت کاملاً کوپل در هر گام زمانی به همراه معادلات سیال حل گشته¬اند. همچنین جهت بررسی امکان در نظر گرفتن آثار غیرخطی سازه در دامنه نواسانات بزرگ، مدل فنر غیرخطی مورد آزمون قرار گرفته است. بطور کلی مجموعه روش مورد استفاده در کار حاضر و نتایج و تحلیلهای صورت گرفته جزء نوآوری¬های این تحقیق بوده و به ندرت توسط محقق دیگری به آن پرداخته شده است. بمنظور اعتبارسنجی روش بکار برده شده، ابتدا میدان جریان در حفره و اطراف تک سیلندر استوانه¬ای ساکن و مرتعش برای رژیمهای آرام و آشفته حل گشته و با نتایج آزمایشگاهی و مطالعات عددی مشابه، مقایسه شده¬اند. نتایج شبیه-سازیهای فوق¬الذکر انطباق بسیار خوبی با نتایج گزارش شده توسط دیگر محققین نشان داده است. سپس میدان جریان در اطراف دسته سیلندر استوانه¬ای با چیدمان مثلثی نرمال در شرایطی که تنها یک سیلندر انعطاف¬پذیر در دسته تیوب وجود دارد، حل شده و محدوده شروع ناپایداری الاستیک-سیال با کار آزمایشکاهی مشابه اعتبارسنجی شده است. در نهایت پیش¬بینی عددی ناپایداری در همان دسته سیلندر اما در شرایطی که بیش از یک سیلندر انعطاف¬پذیر وجود داشته باشد، صورت پذیرفته است. بطور کلی نتایج حاصله در بخشهای مختلف این رساله، در قالب ارائه تغییرات ضرایب لیفت و درگ، عدد استروهال، توزیع چرخش، توزیع فشار، خطوط جریان، پاسخ دینامیکی سازه و مسیر حرکت تیوب¬ها، تجزیه و تحلیل شده است.

هدف از انجام این پروژه تعیین شرایط ناپایداری خطوط انتقال برق در اثر جریان باد می باشد. لذا اثر جریان عرضی سیال (هوا) روی دو کابل موازی انتقال برق در آرایش های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است . در ابتدا مکانیزم های مختلف ارتعاش مطرح شده است . سپس معادلات حاکم بر کابل پایین دست جریان استخراج گردیده و بر اساس آن آنالیز پایداری صورت گرفته است . در استخراج و ساده سازی معادلات حرکت از فرض quasi - static استفاده شده است . با توجه به معیار ناپایداری routh hurwitz و نتیجه معادلات حرکت از یک برنامه کامپیوتری جهت تعیین مرز ناپایداری بهره گرفته شده است و سپس نتایج برنامه کامپیوتری به صورت منحنی های طراحی برای خطوط موازی انتقال برق ارائه گردیده است .