تاثیر تکیه گاه ویسکوالاستیک بر اندرکنش سیال-سازه در پدیده ضربه قوچ

مباحث تداخلی سیال-سازه (fsi)، مانند کوپله پواسن و اتصال و اثرات آنها بر نتایج پدیده ضربه قوچ، به ویژه در سیستمهای لوله با درجه اهمیت بالا، همواره مورد توجه بوده است. چراکه این اثرات به صورت یک افزایش و ایجاد ارتعاش در هدهای فشار و همچنین جابه جاییهای دیواره لوله مشاهده می شود.با توجه به رفتار مواد ویسکوالاستیک در میرایی و استهلاک انرژی، آنالیز ضربه قوچ در یک خط لوله (از جنس الاستیک و همچنین ویسکوالاستیک) با تکیه گاه های ویسکوالاستیک به همراه مدلسازی اثرات تداخلی سیال-سازه در آن، هدف اصلی این تحقیق می باشد. در این پایان نامه جهت توصیف رفتار مواد ویسکوالاستیک از مدل مکانیکیجامع کلوین-ویت و فرم انتگرالی روابط ساختاری آن استفاده شده است. برای حل عددی انتگرال کانولوشن ناشی از رفتار مواد ویسکوالاستیک، از تقریب عددی ای که این انتگرال را به صورت روابط بازگشتی بر حسب مجهولاتی از گام زمانی فعلی و مقادیری از گام زمانی قبل ارائه می نماید، استفاده می شود. معادلات هیدرولیکی با استفاده از روش خطوط مشخصه (moc) و معادله سازه ای که به نحوی مناسب جهت پیاده سازی شرط مرزی تکیه گاه ویسکوالاستیک استخراج شده اند با استفاده از روش اجزای محدود (fem) و در حوزه زمان حل می شوند. بررسی های انجام شده نشان داد که استفاده از تکیه گاه های ویسکوالاستیک با مشخصات و تعداد مناسب (متناسب با شرایط خط لوله)، در میرایی و کاهش جابه جایی های دیواره لوله، ارتعاشات هد فشار ناشی از پدیده fsi و میرایی هد فشار با گذشت زمان به ویژه در لوله های الاستیک بسیار موثر و کارآمد می باشد.همچنین می تواند موجب کاهش تنش و تغییرات آن با گذشت زمان در میله و تکیه گاه ها و بهبود عملکرد سازه لوله در برابر پدیده خستگی گردد. به علاوه می توان ماکزیمم هد فشار در لوله های ویسکوالاستیک که بر خلاف لوله الاستیک در سیکل اول اتفاق می افتد را نیز کاهش داد.