بررسی اندرکنش سیال-سازه درسیستمهای لوله ویسکوالاستیک با در نظر گرفتن جدایی ستون مایع

تداخل سیال- سازه (fsi) در سیستمهای لوله، که در آن، رفتار دینامیکی سیستم لوله به علت پدیده ضربه قوچ مورد بررسی قرار می گیرد، در سالهای اخیر بسیار مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین نظر به محاسن فراوان لوله های ویسکوالاستیک، استفاده از اینگونه لوله ها در سیستمهای مختلف به سرعت رو به افزایش است. پدیده جدایی ستون مایع نیز به دلیل اثرات مخربی که می تواند در یک سیستم لوله به دنبال داشته باشد موضوعی بسیار مهم و در خور توجه است. ارایه مدل ریاضی و حل عددی مساله تداخل سیال- سازه ناشی از ضربه قوچ در یک شبکه توزیع سیال ساخته شده از مواد ویسکوالاستیک، با در نظر گرفتن پدیده جدایی ستون مایع،هدف این پایان نامه می باشد. معادلات حاکم برای اولین بار در این رساله مطرح شده و جهت حل آنها دو روش حل عددی تماماً خطوط مشخصه (full moc) و خطوط مشخصه - اجزای محدود(moc-fem)، پیشنهاد می گردد. همچنین با تعمیم روش حلعددی مبتنی بر moc-fem، برای انواع مختلف شرایط مرزی ممکن، ابزاری بسیار توانمند در حل مسایل پیچیده تر در این زمینه ارایه می شود.در بررسی پدیده جدایی ستون مایع، ساده ترین روش به نام مدل حبابهای متمرکز (dvcm) مورد استفاده قرار گرفت تا به راحتی بتوان آن را در سیستمهای لوله ویسکوالاستیک و آنالیزهای با اثرات تداخلی وارد کرده و درستی آن را تحقیق نمود. از دید فیزیکی، در یک مساله ضربه قوچ، رفتار ویسکوالاستیک منجر به ایجاد کرنشهای تاخیری در جهت شعاعی و محوری لوله می گردد. کرنشهای محوری تنها زمانی که در نظر گرفتن اثرات fsi مورد نظر باشد اهمیت دارند. در این تحقیق، معادلات حاکم برای در نظر گرفتن کرنشهای محوری تاخیری و نحوه اندرکنش آنها با معادلات هیدرولیک جریان بررسی شده است. در معادلات دیفرانسیل استخراج شده، جهت محاسبه کرنشهای تاخیری، از عبارات انتگرال کانولوشن استفاده شده است که با استفاده از روابط مناسبی به صورت تقریبی محاسبه می شوند. تقریب ارایه شده، عبارات انتگرالی مورد نظر را به صورت روابطی بازگشتی بر حسب مجهولات ارایه می نماید. بنابراین می توان آنها را به منظور توسعه روشهای عددی معمول ارایه شده درfsi ، به کار گرفت. قابلیت دو روش عددی کاملاًmoc وmoc-fem در بررسیfsi در لوله های ویسکوالاستیک نتیجه عمده این تحقیق است. همچنین در این رساله نشان داده شده است که اثرات fsiدر سیستمهای لوله ویسکوالاستیک از اهمیت بیشتری برخوردار می باشند. این امر پس از تهیه مدل ریاضی و حل عددی مناسب که در مراحل مختلف مورد صحت سنجی قرار گرفته است، ادعا می شود. ایجاد میرایی بسیار زیاد در نتایج فشار و وجود کاویتاسیون کمتر نتیجه عمده دیگر این تحقیق است.