نام پژوهشگر: رسول الهی

مدل سازی عددی پدیده اسلاشینگ در مخازن محتوی سیال با استفاده از روش نسبت حجمی سیال.
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه فردوسی مشهد - دانشکده مهندسی 1390
  رسول الهی   محمد پسندیده فرد

پدیده اسلاشینگ هنگامی اتفاق می افتد که مخزنی که بصورت جزئی از سیال پر شده است، تحت نیروهای خارجی پایا و یا گذرا قرار گیرد. در این حالت، سطح آزاد مایع حرکت نموده و به دیواره های مخزن برخورد کرده و با دیواره مخزن تبادل نیرو می نماید. این نیرو ها ممکن است سبب بروز مشکلاتی مانند اختلال در عملکرد سفینه های فضائی گردد. در این پژوهش، یک مدل محاسباتی که قادر به شبیه سازی اسلاشینگ مایع در مخازن دو بعدی که دارای حرکت های خطی و زاویه ای تحت شتاب های خطی و زاویه ای ثابت و یا وابسته به زمان می باشد توسعه داده شده است. در این شبیه سازی، تغییر شکل سطح آزاد مایع-گاز با استفاده از روش نسبت حجمی سیال و الگوریتم یانگز مدل سازی می گردد. همچنین در این پایان نامه، تلفیقی از دو روش تئوری و عددی برای شبیه سازی تقابل سیال-سازه استفاده می گردد. معادلات حاکم برای جریان دو بعدی غیر قابل تراکم، معادلات پیوستگی و ناویر استوکس همراه با معادله جابجایی سطح آزاد می باشد. در اینجا معادلات جریان سیال بیانگر اسلاشینگ مایع بوده و معادلات دینامیکی بیانگر حرکت مخزن می باشند که بطور جداگانه در دو برنامه کوپله شده حل می گردند.این برنامه بگونه ای کوپله شده است که در یک زمان، خروجی یک برنامه به عنوان ورودی برنامه دیگر استفاده می گردد. خروجی برنامه سیالاتی نیرو ها وگشتاور های وارده به مخزن به واسطه اسلاشینگ بوده و خروجی برنامه دینامیکی ، سرعت ها و شتاب های وارد بر مخزن می باشد. این برنامه عددی برای شبیه سازی اسلاشینگ درون مخزنی با حرکت نوسانی چپ به راست اجباری استفاده گردید. نتایج عددی بدست آمده از این حرکت شتاب دار وابسته به زمان، با نتایج آزمایشگاهی موجود مقایسه گردید. و نتایج بدست آمده مطابقت خوبی با نتایج تجربی نشان می دهد که نشان دهنده قابلیت روش نسبت حجمی سیال درمدل سازی جریان های پیچیده سطح آزاد می باشد. همچنین این برنامه عددی قادر به شبیه سازی حرکت های پیچیده مخزن از جمله حرکت غلتیدن آن و همچنین حرکت چرخ فلکی مخزن بوده و علاوه بر این، مدل توسعه داده شده می تواند در طراحی و بهینه سازی مخازن سیال و انتخاب بهترین چیدمان تلاطم گیر های مخازن استفاده گردد.