بررسی پدیده اندرکنش سیال- سازه با استفاده از روش عددی گودونو غیرخطی

هرگاه جریان از یک حالت ماندگار به حالت ماندگار دیگری تغییر شرایط دهد، جریان غیرماندگاری مابین دو جریان ماندگار بوجود می آید که جریان ما بین را جریان میرا یا گذرا مینامند، بر این اساس ضربه قوچ نوعی جریان گذراست که در خطوط لوله ایجاد میگردد. در حین ایجاد این پدیده نیروهای دینامیکی قابل توجهی به سازه لوله وارد میشود، چنانچه این نیروها باعث حرکت شبکه لولهها شوند پدیدهای به نام تداخل سیال ـ سازه اتفاق خواهد افتاد. این پدیده عبارت از انتقال نیروها و اندازه حرکت ما بین سازه لوله و سیال درون آن است که توسط تغییرات شدید دبی جریان و فشار سیال و یا توسط عوامل مکانیکی در سیستم لوله ایجاد میگردد. این پدیده نخستین بار توسط اسکالاک، مورد بررسی قرار گرفت، وی برای این منظور از معادلات تداخلی حاکم بر ضربه قوچ استفاده نمود. معادلات حاکم بر این پدیده از نوع هذلولوی می باشند، در گذشته، جهت تحلیل این پدیده و حل معادلات آن از روش خطوط مشخصه استفاده می نمودند، اما در مواردی همچون روبرویی با سیستم معادلات غیرخطی و یا وجود ترم های پیچیده در مدل، استفاده از این روش با محدودیت هایی همراه است. لذا در این پایان نامه برای مدلسازی، روش عددی گودونو مورد توجه و استفاده قرار گرفته است. این مدل بر مبنای تئوری مسائل ریمان و مقدار شار محاسبه شده در وجه مشترک سلول ها بنا شده است. در این روش، نحوه اعمال شرایط مرزی مانند وجود مخزن، شیر و ... همانند روش خطوط مشخصه می باشد. در این مدلسازی اثر اصطکاک نیز با در نظر گرفتن مدل های اصطکاکی ناماندگار، منظور شده است. در نهایت برای ارزیابی نتایج مدل، مدل توسعه یافته با آزمونهای آزمایشگاهی موجود و نتایج تحلیلی ارائه شده توسط محققین قبلی مقایسه شده است. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که روش عددی حجم محدود گودونو، در زمینه تحلیل سیستم معادلات هذلولوی برای اعداد کورانت کمتر از یک پایدار بوده و کارا میباشد.