پایان نامه > کتابخانه مرکزی دانشگاه صنعتی شاهرود > مهندسی عمران > مقطع دکتری > سال 1398
پدیدآورندگان:
بنفشه نوروزی [پدیدآور اصلی]، احمد احمدی[استاد راهنما]، محمود نوروزی[استاد مشاور]، محسن لشکربلوک [استاد مشاور]
چکیده: کاربرد گسترده سیالات ویسکوالاستیک در علوم مهندسی، صنایع شیمیایی، پلیمر و.. باعث شده که این گروه مهم ازسیالات غیرنیوتنی از جنبه های مختلف، مورد تحقیق و بررسی قرار گیرند. در رساله حاضر، رفتار این سیالات، در شرایطی مورد تحلیل و مدلسازی قرار می گیرد که در حین جریان داشتن در طول لوله، به دلایلی نظیر قطع جریان برق، بسته شدن شیر، خرابی پمپ و یا هر عامل پیش بینی نشده ای به طور ناگهانی متوقف شوند. جریان میرای غیردائمی ایجاد شده در اثر توقف ناگهانی جریان، در این رساله، اصطلاحا "ضربه قوچ سیال ویسکوالاستیک" و یا "چکش سیال ویسکوالاستیک" نامیده می شود. در واقع، هدف اصلی از تحقیق حاضر، ایجاد ارتباط بین دو حوزه جریانهای انتقالی در لوله و مباحث سیالات ویسکوالاستیک می باشد. آشنایی با ویژگیها و معادلات رئولوژی سیال ویسکوالاستیک و به موازات آن، بازنویسی معادلات حاکم بر ضربه قوچ در حالت کلی و ایجاد رابطه ای بین معادلات مذکور، مراحل اولیه مطالعه حاضر را تشکیل می دهد. از طرفی با توجه به اینکه رخداد پدیده ضربه قوچ، به طور معمول، ارتعاش جداره لوله را در پی دارد و در ابعاد وسیع ممکن است، منجر به آسیبهای جدی به سیستم لوله شود، بررسی اثرات تداخلی سیال- سازه طی کوپله های مختلف، نیز در کنار مدلسازی این پدیده، ضروری به نظر می رسد. به همین منظور، پس از افزودن معادلات ارتعاش محوری سازه به معادلات سیال و تشریح دیدگاههای رایج در زمینه آنالیز کوپله، مدلسازی عددی در مورد محلول پلیمری که تحت کوپله های مختلف اتصال و کوپله پواسون و همچنین کوپله همزمان اتصال و پواسون، قرار گرفته انجام می گردد. سیستم مورد بررسی در رساله حاضر، از نوع شیر، لوله و مخزن در نظر گرفته می شود و در بخش ویسکوالاستیک، از معادلات رئولوژی غیرخطی اولدرویدبی به عنوان معادلات ساختاری تبیین کننده رابطه تنشها استفاده می شود، همچنین، روش عددی تفاضل محدود جهت گسسته سازی معادلات به کار گرفته می شود. بررسی معادلات مدلسازی ضربه قوچ سیال ویسکوالاستیک، نشان داد که رفتار سیال تحت رخداد این پدیده متاثر از اعداد بی بعد دبورا، رینولدز، ماخ و نسبت ویسکوزیته (بتا) می باشد که تاثیر هر یک از این اعداد بر تاریخچه ارتفاع فشاری و تنشهای برشی ناشی از پدیده ضربه قوچ در نقاط بحرانی لوله ارزیابی گردید. جهت بررسی دقیق تر تاثیر سیال ویسکوالاستیک بر اتفاقات ضربه قوچ، در همه موارد، رفتار سیال ویسکوالاستیک با سیال ایده آل (بدون ویسکوزیته) و سیال نیوتنی (با ویسکوزیته مشابه سیال ویسکوالاستیک) مقایسه و نتایج حاصله مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. نتایج مدلسازی ضربه قوچ سیال ویسکوالاستیک نشان داد که در این گروه سیالات، اثرات لاین پکینگ در پشت شیر، با وضوح بیشتری مشاهده می گردد و همچنین، پیک نوسانات موج فشاری، در مقایسه با جریان سیالات نیوتنی کمی بیشتر و زمان میرایی جریان کندتر می شود که دلیل آن، به ویژگی ثابت زمان رهایی از تنش این سیالات ارتباط داده می شود. این ویژگی که به بخش جامد گونه سیالات ویسکوالاستیک مرتبط می شود، با تقویت خاصیت الاستیک سیال، تمایل به نگهداشت انرژی پتانسیل وارد شده را افزایش داده و باعث می شود، از میزان دمپینگ جریان انتقالی تا حدی کاسته شود. در مقایسه اثرات کوپله ها بر برهمکنش سیال ویسکوالاستیک-سازه در طی رخداد ضربه قوچ، کوپله ترکیبی اتصال و پواسون و پس از آن، کوپله اتصال بیشترین تاثیر و کوپله پواسون نیز کمترین تاثیر را بر ارتفاع موج فشاری نمایش دادند. شرایط مرزی تعریف شده برای کوپله اتصال، به گونه ای است که به شیر اجازه ارتعاش در سیستم داده می شود و همین مساله باعث تاثیر پذیری شدید سیستم ازاثرات این کوپله می شود که معمولا در محلهای تغییر مومنتوم جریان، نظیر پشت شیرها، تقاطعها و.. اتفاق می افتد. اما در کوپله پواسون، شرایط مرزی تحمیل شده به سیستم از تقید بالایی برخوردار است و با تحمیل شرط گیردار نمودن سازه در محلهای ذکر شده، میزان تاثیرپذیری سیستم از این کوپله به حداقل می رسد. از طرفی در سیال ویسکوالاستیک، پس از اعمال اثرات کوپله، تفاوت زیادی در میزان تنشهای برشی ناشی از ضربه قوچ مشاهده نمی شود. با این وجود، در مقایسه جزئیات، کوپله پواسون و کوپله اتصال، به ترتیب کمترین و بیشترین میزان تنش را به خود اختصاص می دهند.
کلید واژه ها (نمایه ها):
#چکش ویسکوالاستیک #مدل اولدروید-بی #اندر کنش سیال ویسکوالاستیک-سازه #روش دو گام زمانی لاکس-فردریشک #کوپلینگ پواسون.
محل نگهداری: کتابخانه مرکزی دانشگاه صنعتی شاهرود
یادداشت: حقوق مادی و معنوی متعلق به دانشگاه صنعتی شاهرود می باشد.
تعداد بازدید کننده:
پایان نامه های مرتبط (بر اساس کلیدواژه ها)