شبیه سازی عددی اندرکنش سازه- سیال- جسم برای یک پایدارکننده انعطاف پذیر متصل به پرتابه آزاد

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

پژوهشگاه هوافضا

چکیده

در این مقاله به تحلیل عددی نوسانات یک پرتابه سه بعدی به همراه پایدارکننده انعطاف‌پذیر متصل به آن پرداخته شده است که در معرض جریان لزج مادون‌صوت قرار دارند. برای حل دینامیک سیال از روش عددی حجم محدود و برای تحلیل تغییرشکل سازه از مدل تیر یک سردرگیر اویلر- برنولی استفاده شده است. جهت تحلیل اندرکنش سیال- سازه نیز الگوریتم ترکیبی چند بخشی تکراری برای برقراری ارتباط و تبادل اطلاعات میان بخش‌های سیال و سازه بکارگیری شده است. با ترکیب یک حلگر شبیه‌سازی دینامیک جسم، چارچوب محاسباتی توسعه‌یافته در پژوهش حاضر قادر به تسخیر اندرکنش‌های سازه- سیال- جسم می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


[1] Levin, D., Daser, G., and Shpund, Z., “On the Aerodynamic Drag of Ribbons”, 14th AIAA Aerodynamic Decelerator Systems Technology Conference and Seminar, AIAA-97-1525, San Francisco, USA, (1997).

 

[2] Auman, L.M., Dahlke, C.W., and Purinton, D.C., “Aerodynamic Characteristics of Ribbon Stabilized Grenades”, AIAA-2000-0270, 38th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, Reno, USA, (2000).

 

[3] Auman, L.M., and Wilks, L.B., “Application of Fabric Ribbons for Drag and Stabilization”, 18th AIAA Aerodynamic Decelerator Systems Technology Conference and Seminar, AIAA 2005-1618, Munich, Germany, (2005).

 

[4] Hou, G., Wang, J., and Layton, A., “Numerical Methods for Fluid-structure Interaction”, Communication Computational Physics, Vol. 12, No. 2, pp. 337-371, (2012).

 

[5] Balde, B., and Etienne, J., “The Flapping of a Flag Numerical Investigation of a Kelvin-Helmholtz Type Instability”, 20th Congres Francais de Mecanique, France, (2011).

 

[6] Abderrahmane, H.A., Paidoussis, M.P., Fayed, M., and Ng, H.D., “Flapping Dynamics of a Flexible Filament”, Physical Review E, 84 (6 Pt 2):066604, (2011).

 

[7] Yu, Z., Wang, Y., and Shao, X.,“Numerical Simulation of the Flapping of a Three Dimensional Flexible Plate in Uniform Flow”, Journal of Sound and Vibration, Vol. 331, No. 20, pp. 4448-4463,(2012).

 

[8] Favier, J., Revell, A., and Pinelli, A., “A Lattice Boltzmann Immersed Boundary Method to Simulate the Fluid Interaction with Moving and Slender Flexible Objects”, Journal of Computational Physics, Vol. 261, pp. 145-161, (2014).

 

[9] Virot, E., Amandolese, X., and Hemon, P., “Fluttering Flags: An Experimental Study of Fluid Forces”, Journal of Fluids and Structures, Vol. 43, pp. 385-401, (2013).

 

[10] Gibbs, S.C., Fichera, S., Zanotti, A., Ricci, S., and Dowell, E.H., “Flow Field around the Flapping Flag”, Journal of Fluids and Structures, Vol. 48, pp. 507-513, (2014).

 

[11] Wang, E., and Xiao, Q., “Numerical Simulation of Vortex-induced Vibration of a Vertical Riser in Uniform and Linearly Sheared Currents”, Journal of Ocean Engineering, Vol. 121, pp. 492-515, (2016).

 

[12] Dobrucali , E., and Kinaci, O.K., “URANS-Based Prediction of Vortex Induced Vibrations of Circular Cylinders”, Journal of Applied Fluid Mechanics, Vol. 10, No. 3, pp. 957-970, (2017).

 

[13] Stabile, G., Matthies, H.G., and Borri, C., “A Novel Reduced Order Model for Vortex Induced Vibrations of Long Flexible Cylinders”, Journal of Ocean Engineering, Vol. 156, pp. 191-207, (2018).

 

[14] Gomes, J.P., “Fluid-structure Interaction Induced Oscillation of Flexible Structures in Uniform Flows”, PhD. Thesis, Universitat Erlangen-Nürnberg, (2012).

 

[15] Gomes, J.P., and Lienhart, H., “Fluid-structure Interaction-induced Oscillation of Flexible Structures in Laminar and Turbulent Flows”, Journal of Fluid Mechanics, Vol. 715, pp. 537-572, (2013).

 

[16] Bazilevs, Y., Takizawa, K., and Tezduyar, T.E., “Computational Fluid-structure Interaction: Methods and Applications”, Wiley Series in Computational Mechanics, USA, (2013).

 

[17] Hubner, B., Walhorn, E., and Dinkler, D., “A Monolithic Approach to Fluid-Structure Interaction using Space-time Finite Elements”, Journal of Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, Vol. 193, No. 23, pp. 2087-2104, (2004).