تحلیل تنش و کرنش دینامیکی یک پوسته جدار نازک نیمه پرشده توسط یک سیال

مخازن مایع در صنعت کاربرد زیادی دارند و ضربات و ارتعاشات محیطی وارد بر این مخازن باعث ایجاد امواج سطحی و تلاطم مایع در این مخازن می¬¬گردد. زمانی¬که یک محرک خارجی حرکتی در یک مخزن حاوی مایع ایجاد می¬کند، سطح آزاد آن تغییر شکل می¬یابد و توزیع فشار در آن نسبت به حالت ایستا تغییر می¬کند. به خصوص اگر نیروی محرک خارجی بر حسب زمان متغیر باشد، که در این صورت سطح آزاد مایع درون مخزن حالت نوسانی پیدا کرده که فرکانس و مودهای نوسانی این پدیده در محاسبه و تخمین نیروهای وارد بر جداره مخزن بسیار اهمیت دارد. یکی از مهم¬ترین محرک¬های خارجی که باعث تلاطم در مخازن می¬شود و آن را به یک سیستم ارتعاشی تبدیل می¬کند، ضربه ناشی از شتاب لحظه ای بدنه مخزن است. پس از اعمال ضربه، مایع درون مخزن با فرکانس خاصی شروع به نوسان می¬کند. در این پایان نامه یک پوسته استوانه¬ای جدار نازک قائم که روی یک تکیه گاه ساده و ثابت قرار دارد و قسمتی از آن توسط سیال پر شده است، مورد بررسی قرار گرفته است. از طریق اعمال ضربه ناگهانی به مخزن حاوی سیال، فرکانس مخزن بررسی و محاسبه می¬شود. شرایط مرزی در تمامی مرزها به جز در سطح مشترک سیال و پوسته به صورت متعارف می¬باشند. با استفاده از روش ریلی- ریتز در ترکیب با معادلات لاگرانژ معادلات دیفرانسیل حاکم بر پوسته استوانه¬ای قائم مدور نیمه پر از سیال با تکیه گاه ساده به دست می¬آید. نتایج نشان می¬دهد که فرکانس ارتعاش آزاد مخزن با ابعاد و مایع معین، با کاهش ارتفاع مایع افزایش می یابد. معادلات حاکم بر جریان سیال همان معادلات ناویر- استوکس بوده که حل آن به روش تشابهی و تفاضل متناهی میسر می¬گردد. نتایج نشان می¬دهد که با افزایش نسبت انبساط دیواره و هم¬چنین افزایش عدد رینولدز، مقدار تابع جریان با ضریب ویسکوزیته یکسان افزایش یافته و سرعت سیستم کاهش می¬یابد.