مطالعه ارتعاش القا شده در مبدل های حلقوی با مقاطع پله ای و مخروطی به روش آنالیز مودال (3 مد اولیه) با استفاده از ansys

در این تحقیق برای حل هم زمان معادلات ناویر- استوکس و معادله دینامیکی سازه جهت مطالعه پایداری و بدست آوردن خصوصیات ارتعاشی یک مسیر حلقوی هم مرکز حاوی جریان سیال آرام وتراکم ناپذیر، از نرم افزار 12ansys و کد ccl استفاده شده است. سیلندر درونی ساکن و سیلندر بیرونی قابل ارتعاش فرض شده اند. سیلندر بیرونی از موقعیت تعادل خود خارج شده و سپس رها شده است. در این بررسی، بخش سیالاتی مسئله توسط نرم افزار ansys و به روش اویلر پسرو مرتبه دوم و معادله سازه از طریق بی بعدسازی معادله حرکت خطی درجه اول توسط کد ccl حل شده است. نیروی وارده از جانب سیال به سازه از طریق معادلات ناویر- استوکس محاسبه شده و با جایگذاری این نیرو در معادله دینامیکی موقعیت جدید سیلندر بیرونی بدست آمده است. برای انتقال دقیق و صحیح اطلاعات بین گره ها، اندازه مش ها در فاصله طولی سیلندرها دو برابر فاصله عرضی در نظر گرفته شده است. سه مد اول ارتعاش سیلندر بیرونی برای سه هندسه یکنواخت، پله-دار ودیفیوزر بازاویه 20 درجه بررسی شده اند. هم چنین، تاثیر جابه جایی اولیه سیلندر بیرونی با در نظر گرفتن سه مقدار mm 1، mm 2 و mm 3 بر خواص ارتعاشی سیلندر بیرونی بررسی شده است. در انتها، تاثیر عدد رینولدز با در نظر گرفتن دو مقدار 200=re و 1000=re بر میرایی افزوده و فرکانس کوپله سیلندر بیرونی بررسی شده است. مقایسه نتایج بدست آمده از این پژوهش با نتایج حاصل از روش تبدیل مختصات وابسته به زمان (tdct) در مراجع برای هندسه های یکنواخت و پله دار در حالت ارتعاش، بدون توجه به مد سیلندر بیرونی، صحت روش بکار گرفته شده را اثبات کرده است. نتایج بدست آمده از این تحلیل نشان داده اند که میرایی افزوده با افزایش مد ارتعاش سیلندر بیرونی افزایش می یابد. هم چنین، هندسه یکنواخت کمترین و هندسه پله دار بیشترین میرایی افزوده را دارند. هم چنین، افزایش جابه جایی اولیه سیلندر بیرونی تنها منجر به افزایش نیروی ناپایدار وارده از جانب سیال به سازه شده و تاثیر چندانی بر میرایی افزوده و فرکانس کوپله ندارد. افزایش عدد رینولدز باعث نزدیک شدن جریان به جریان پتانسیل شده و میرایی را کاهش می دهد.