توصيفگر ها :
فلاتر صفحه , فلاتر , تعامل سيال-سازه , آيروالاستيك , آيروديناميك
چكيده فارسي :
چكيده
علم مكانيك، شاخه‌اي از علوم مهندسي است كه به بررسي و شناخت پديده‌هاي طبيعي و غيرطبيعي مي‌پردازد. يكي از پديده‌هايي كه به صورت مستمر در جهان اتفاق مي‌افتد، ارتباط بين جسم جامد و سيال است كه توسط علم تعامل سيال-سازه بررسي مي‌شود. با وجود اينكه علم تعامل سيال-سازه در سال‌هاي اخير مورد توجه قرار گرفته است اما بسياري از مسائل علم مكانيك را شامل مي‌شود. رفتار آيروالاستيكي جزو مسائلي است كه توسط تعامل سيال-سازه بررسي شده و به مطالعه‌ي مسائل در شرايط آيروديناميكي و الاستيكي مي‌پردازد. يكي از پديده‌هاي مرتبط با آيروالاستيسيته، پديده‌ي فلاتر است. پديده‌ي فلاتر، نوعي رفتار آيروالاستيك خود مخرب بوده كه در اثر تقابل بين نيروهاي آيروديناميكي، الاستيكي و كشساني به وجود مي‌آيد . اين پديده مي‌تواند باعث شكست در سازه شود. پيش‌بيني فلاتر كار سختي است زيرا جزو مسائل غيرخطي محسوب مي‌شود. فلاتر صفحه نوعي از فلاتر است كه در سازه‌هاي صفحه مانند رخ مي‌دهد. از آنجا كه اكثر سازه‌هاي هوايي از صفحات نازك ساخته شده‌اند، پيش‌بيني فلاتر صفحه براي طراحي سازه‌هاي هوايي، بسيار مهم محسوب مي‌شود. با توجه به اهميت اين موضوع، پژوهش‌هاي زيادي در مورد شرايط وقوع فلاتر صفحه انجام شده است. اكثريت تحقيقات در حوزه‌ي فلاتر براي فضاپيماها و جت‌هاي جنگنده انجام شده است. حركت اين سازه‌هاي هواي در اعداد ماخ بالا، ريسك وقوع فلاتر صفحه را بسيار بالا مي‌برد. بر همين اساس مطالعات زيادي پيرامون فلاتر صفحه در شرايط مافوق صوت انجام شده است. در جريان‌هاي صوتي با توجه به پيچيدگي مسئله، بررسي‌هاي محدودي انجام شده كه غالبا بر مبناي تحليل غيرخطي بوده است. در اين پژوهش به كمك روش‌هاي عددي به بررسي احتمال وقوع فلاتر صفحه در جريان‌هاي صوتي و مافوق‌صوت پرداخته شده است. نرم افزار مورد استفاده در اين مطالعه، انسيس بوده و براي علم تعامل سيال-سازه از كوپل دو بخش سازه و سيال استفاده شده است. براي حل مسئله‌ي فلاتر صفحه در سرعت‌هاي مافوق‌صوت از روش‌هاي خطي براي اثبات واگرايي مسئله استفاده شده است و سپس به كمك روش‌هاي غيرخطي، فلاتر صفحه در جريان‌هاي مافوق‌صوت و صوتي بررسي شده است. پارامتر متغير اصلي در بررسي اين پژوهش براساس عدد ماخ جريان بوده است. در شرايط مافوق‌صوت از اعداد ماخ 82/1، 33/2 و 5/3 استفاده شده است. براي بخش جريان صوتي نيز در اعداد ماخ 99/0، 06/1، 13/1 و 20/1 تحليل انجام شده است. در نهايت، نتايج اين مسئله در دو حالت سيال و سازه مورد مطالعه قرار گرفته اند. مطابق نتايج اين شبيه‌سازي، نمودار نوسانات صفحه با توجه به عدد ماخ جريان سيال تغيير پيدا مي‌كنند. اين نمودار پس از مدتي به نوسانات سيكل محدود رسيده يا به حالت ميرا تبديل مي‌شود. تغيير شكل كلي صفحه نيز به شكل تك مد در تمامي نتايج مشخص شده و حداكثر تغيير شكل در مركز صفحه ايجاد شده است. در بخش
سيال، پارامترهاي فشار ديناميكي، سرعت و فشار استاتيكي بررسي شدند. نتايج تغيير اين پارامترها نشان مي‌دهد كه به صورت كاملا مشخصي برروي تغييرات پارامترهاي سازه، تاثيرگذار هستند. اين نتايج به دليل آثار نيروي سيال و جابه‌جايي سازه برروي يكديگر به وجود مي‌آيد. با توجه به تحليل اين مسئله، مي‌توان نتيجه‌گيري كرد كه تغييرات در بخش سازه به كمك كنترل در نيروهاي آيروديناميكي و الاستيكي به صورت همزمان اجرا مي‌شود.
چكيده انگليسي :
Abstract
Mechanical science is a branch of engineering science that investigates and recognizes natural and unnatural phenomena. One of the phenomena that occurs
continuously in the world is the relationship between solid and fluid bodies, which is investigated by the science of fluid-structure interaction. Although the science of fluid-structure interaction has received attention in recent years, it includes many problems of mechanical science. Aeroelastic behavior is one of the problems investigated by fluid-structure interaction and studies problems in aerodynamic and elastic conditions. One of the phenomena related to aeroelasticity is the flutter phenomenon. The flutter phenomenon is a type of self-destructive aeroelastic behavior that occurs as a result of the confrontation between aerodynamic, elastic and elastic forces. This phenomenon can cause structural failure. Flutter prediction is a difficult task because it is a non-linear problem. Plate flutter is a type of flutter that occurs in plate-like structures. Since most aerial structures are made of thin plates, the prediction of panel flutter is very important for the design of aerial structures. Due to the importance of this issue, many researches have been conducted on the conditions of page flutter. Most of the research in the field of flutter has been done for spacecraft and fighter jets. The movement of these air structures at high Mach numbers increases the risk of panel flutter. Based on this, many studies have been conducted on the plate flutter in supersonic conditions. Due to the complexity of the problem, limited investigations have been conducted in audio streams, which were often based on nonlinear analysis. In this research, with the help of numerical methods, the possibility of panel flutter in sonic and supersonic flows has been investigated. The software used in this study is Ensys and for the science of fluid-structure interaction, the couple of two parts of structure and fluid is used. To solve the problem of panel flutter in supersonic speeds, linear methods have been used to prove the divergence of the problem, and then with the help of non-linear methods, panel flutter in supersonic and sonic flows has been investigated. The main variable parameter in this study was based on the flow Mach number. In supersonic conditions, Mach numbers 1.82, 2.33 and 3.5 have been used. For the sound flow section, analysis has been done at Mach numbers 0.99, 1.06, 1.13 and 1.20. Finally, the results of this problem have been studied in two states of fluid and structure. According to the results of this simulation, the plate oscillation diagram changes according to the Mach number of the fluid flow. After some time, this diagram reaches the limited cycle oscillations or becomes damped. The overall deformation of the page is also specified as a single mode in all the results and the maximum deformation is created in the center of the page. In the fluid part, the parameters of dynamic pressure, velocity and static pressure were investigated. The results of the change of these parameters show that they have a definite effect on the changes of the structural parameters. These results are due to the effects of fluid force and displacement of the structure on each other. According to the analysis of this problem, it can be concluded that the changes in the structural part are implemented simultaneously with the help of control in aerodynamic and elastic forces.
