مطالعه عددي نوسانات پايدار كننده انعطاف پذير متصل به جسم در حال ارتعاشات اجباري با استفاده از شبيه سازي اندركنش سيال – سازه

Numerical Investigation of Oscillations of Flexible Stabilizer Attached to Forced Vibrated Body via Fluid-Structure Interaction Simulation

در اين مقاله به مطالعه نوسانات يك پايداركننده انعطاف پذير متصل به جسم سه بعدي كه در معرض جريان سيال لزج فروصوت قرار دارد، پرداخته شده است. هدف از پژوهش حاضر، اولا تحليل تداخل سازه و سيال با استفاده از الگوريتم تركيبي مناسبي است كه بتواند بخش حل سيال و حل سازه را بخوبي با هم تركيب نموده و تبادل اطلاعات بين آنها را تامين نمايد ثانيا تحليل پايداري جسم در حضور صفحه انعطاف-پذير متصل به انتهاي آن است. براي اين منظور از الگوريتم چند بخشي تكراري براي تبادل اطلاعات ميان بخش هاي سيال و سازه استفاده شده است. در ادامه با توجه به سختي خمشي ها و جرم هاي متفاوت نوار باريك، نتايج مربوط به مشخصات نوسان شامل دامنه و فركانس، همچنين تغييرات نيرو و گشتاور ناشي از نوسانات ارائه شده است. نتايج حاصل نشان مي دهد كه چارچوب محاسباتي توسعه يافته با خطاي كمتر از 10 درصد براي شاخص هاي مورد نظر، فيزيك حاكم بر مساله تداخل سيال – سازه را تسخير نموده است. همچنين مطالعه ارتعاشات اجباري جسم به منظور آناليز پايداري آن با توجه به ضريب ميرايي پيچشي، انجام گرفت كه نتايج حاصل از تحليل ها نشان مي دهد با توجه به شاخص پايداري، وجود صفحه انعطاف پذير مي تواند وضعيت پايداري جسم را تا حد زيادي بهبود بخشد.

In this paper, oscillations of a flexible stabilizer attached to three dimensional body in viscous subsonic flow are investigated. The purpose is firstly to analyze fluid structure interactions using a proper coupling algorithm that can couple the fluid and structure solvers and provide the data exchange between them and secondly to perform the stability analysis of body with its flexible stabilizer. For this purpose, iterative partitioned coupling algorithm is used for data exchange between structure and fluid. Then, the results of vibration characteristics including the amplitude and frequency and forces and moments variations are presented with respect to different bending stiffness and strip masses. Results show that the developed framework captures the physics of fluid-structure interaction with errors less than 10%. Finally, body stability analysis is performed with respect to the pitch damping coefficient using body forced vibrations and the obtained results showed the capability of strip stabilizer for providing the desired body stability.