تحليل استاتيكي و ديناميكي نانو لوله حامل سيال تحت تحريك الكترواستاتيك

Static and dynamic analysis of nanotube conveying fluid under electrostatic actuation

در اين پژوهش براساس تئوري الاستيسيته غيرمحلي، تحليل استاتيكي و ديناميكي يك نانولوله همگن الاستيك حامل سيال با شرايط مرزي دو‌سر‌گيردار بررسي شده است. نانولوله تحت تحريك الكترواستاتيك و ميدان مغناطيس و با در نظر گرفتن اثرات لايه سطحي، نيروي مكانيكي و حرارتي است. جابجايي عرضي نانولوله شامل دو بخش جابجايي استاتيكي و ديناميكي است. در اين بررسي، تغيير مكان استاتيكي با استفاده از روش عددي مانده وزن‌دار و ناپايداري و فركانس ارتعاشي با به‌كارگيري روش مربعات ديفرانسيلي تعميم يافته تحليل شده است. با اعمال ولتاژ بالاتر از مقدار بحراني (كه ولتاژ پولين ناميده مي‌شود)، ممكن است نانولوله‌در معرض ناپايداري قرار گيرد. در اين بررسي تاثير پارامتر‌هاي مختلف مانند سرعت سيال، پارامتر مقياس طول، ميدان مغناطيس، ولتاژ الكترواستاتيك، اثرات لايه سطحي و بارگذاري حرارتي بر تغيير مكان استاتيكي، فركانس طبيعي و ولتاژ پولين نانولوله حامل سيال مطالعه شده است. نهايتا صحت نتايج حاصله با مقايسه آن‌ها با نتايج حاصل از روش‌هاي عددي در پژوهش‌هاي قبلي مورد بررسي قرار گرفته و مطابقت خوبي بين كار حاضر و مطالعات پيشين ديده شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه پارامتر مقياس طول، پارامتر تاثيرگذاري در ولتاژ پولين سيستم است و افزايش آن منجر به كاهش ولتاژ پولين مي‌شود. همچنين مشخص مي-گردد كه افزايش ولتاژ باعث كاهش فركانس طبيعي سيستم و افزايش جابجايي استاتيكي مي‌شود.

In this research, based on nonlocal elasticity theory, static and dynamic analysis of an elastic homogeneous nanotube conveying fluid with clamped - clamped boundary conditions is investigated. The nanotube is under electrostatic actuation and magnetic field with considering the surface effects, mechanical and thermal force. Transverse displacement of the nanotube consists of two parts static and dynamic displacement. In this study, the static displacement is calculated by using the weighted residual method and instability and vibration frequency is analyzed by applying the generalized differential quadrature method. By applying a voltage greater than the critical value (called Pull-in voltage) the nanotube may undergo instability. In this investigation, the effect of various parameters such as velocity of fluid, length scale parameter, magnetic field, electrostatically voltage, effects of surface layer and thermal loading on the static displacements, natural frequency and Pull - in voltage of the nanotubes conveying fluid has been studied. Finally, the validity of the results by comparing them with the results of the numerical methods in previous research is investigated, in which there is very good agreement between the results of the present work and previous studies. The results show that the length scale parameter is significant parameter in the system's Pull - in voltage and its increasing lead to decreasing the Pull-in voltage. Also, it is shown that the dimensionless frequency and the static displacements, respectively, is decreased and increased with increases in the applied voltage.