lock-in
در نشریات گروه مکانیک-
The vortex shedding from a bluff body can provoke structural vibrations known as flow-induced vibrations (FIV), which characterize an intrinsic phenomenon in the design of cylindrical structures. There are numerous passive and active methods to suppress FIV, among which suction and/or blowing on a cylinder surface is one of the most common approaches. In this work, different configurations of simultaneous suction and blowing are considered at two different Reynolds numbers corresponding to the galloping and frequency synchronization ranges. The parameters studied include the number of slots for suction and blowing, their length, and the velocity of the sucked and blown flow. The design of experiments method (DOE) is used to find the required simulation elements. The simulation results show that the dominant parameter in the reduction of galloping and vortex-induced oscillations and mass flow rate is the flow velocity in the areas of blowing and sucking. In addition, regression analysis is used to derive a relationship between various influencing parameters and performance parameters.
Keywords: Flow-Induced Vibration, Vortex-Induced Vibration, Galloping, Lock-In, Fluid-Solid Interaction (FSI), Suction, Blowing, Square Cylinder -
در این تحقیق ارتعاشات غیرخطی میکروتیر یک سر گیردار تحت اثر همزمان ولتاژ و جریان سیال به عنوان میکروتولیدکننده گردابه مورد مطالعه قرار می گیرد. با توجه به اینکه میکروتیر مورد نظر در معرض سیال با سرعت معین قرار دارد، علاوه بر نیروی ناشی از جرم افزوده سیال، اثر نیروهای برآ و پسا به عنوان دو پارامتر مهم ناشی از جریان سیال بر ارتعاش میکروتیر با استفاده از معادله واندرپل شبیه سازی میشود. از تیوری تیر اویلر-برنولی جهت مدل سازی ارتعاش میکروتیر تحت اثر نیروی غیرخطی الکترواستاتیک ناشی از اعمال ولتاژ در جهت عمود بر جریان سیال استفاده گردیده و نشان داده میشود که با توجه به اثر متقابل حرکت ساختار و نوسان سیال، معادلات حاکم به هم وابسته میباشند. جهت تبدیل معادلات با مشتق جزیی به معادلات دیفرانسیل معمولی از روش عددی گلرکین استفاده نموده و پاسخ سیستم به اثر ولتاژ در حضور جریان سیال مورد بررسی قرار می گیرد. اثر جریان سیال بر عدد رینولدز و فرکانس گردابه سیال به عنوان دو عامل مهم در ایجاد پدیده گردابه مورد مطالعه قرار گرفته و پاسخ سیستم به سیال با سرعتهای مختلف جریان به دست میآید. همچنین اثر ولتاژهای اعمالی مختلف بر پاسخ سیستم تحت اثر جریان سیال معین مورد بررسی قرار گرفته و از آن برای کنترل ناحیهای که در آن پدیده قفل شدگی اتفاق میافتد استفاده می گردد.
کلید واژگان: میکروتولیدکننده گردابه، میکروتیر، ولتاژ، جریان سیال، قفل شدگیThe present work investigates the nonlinear vibration of a cantilever cylindrical micro-beam subjected to voltage and fluid flow as a micro vortex generator. As the microbeam is subjected to the fluid with given velocity, in addition to the load due to fluid added mass, the lift and drag forces as the two basic flow-induced factors affecting the dynamics of the micro-beam are modelled using the Van der pol equation. The Euler-Bernoulli beam theory is used to model the cross fluid motion of the beam under nonlinear electrostatic force as result of applied voltage. The Galerkin method is used to convert the partial differential equation to regular differential equations as well as to solve the coupled nonlinear equations governing the micro-beam motion and the wake oscillation to evaluate the response of the coupled structure to a combined applied voltage and fluid flow. The effect of fluid flow on Reynolds number and fluid vortex frequency as two main parameters in creation of Lock-in phenomenon is studied. In addition to effect of different fluid velocities, response of the micro-beam to different input voltages in the presence of fluid flow is investigated and it is shown that for a given flowing fluid, applied voltage can be used to control the lock-in regime.
Keywords: Micro vortex generator, Micro-beam, Voltage, Fluid flow, Lock-in -
دسته مهمی از جریان های چگال، جریان های گل آلود نامیده می شوند که اختلاف چگالی، به خاطر حضور ذرات جامد معلق در سیال ایجاد می شود. در این مقاله شبیه سازی عددی سه بعدی جریان چگال حاوی ذره رهاسازی توده، به منظور بررسی هیدرودینامیک جریان در محیط دارای لایه بندی چگالی ارائه شده است. شبیه سازی ها به روش شبیه سازی گردابه های بزرگ، با فیلتر جعبه ای سه بعدی، روش اسماگورینسکی دینامیک و تابع میرایی وندریست انجام شده است نتایج به دست آمده در حضور لایه بندی تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارند. هم چنین حضور لایه بندی چگالی در محیط، باعث کاهش قابل توجه سرعت پیشروی جریان می شود ولی تاثیر به سزایی برروی الگوی رسوب گذاری ندارد. علاوه بر این، نتایج به دست آمده نشان داد که افزایش شیب، افزایش رسوب گذاری را در پی دارد. هم چنین، مشاهده شد که افزایش قطر ذرات، باعث کاهش مومنتوم جریان و در نتیجه افزایش رسوب گذاری شده است. با هدف نمایش دقیق تر برهم کنش ذرات روی هم، سرعت سقوط ذرات به صورت متغیر با غلظت نیز در نظر گرفته شده است. نتایج این تحلیل نشان می دهد که متغیر درنظر گرفتن سرعت سقوط ذرات در مراحل اولیه پیشروی جریان باعث تغییر ناچیزی در سرعت پیشانی می شود ولی در ادامه در نظر گرفتن سرعت سقوط متغیر برای ذرات سرعت بیشتری را برای پیشانی جریان پیش بینی می کند.کلید واژگان: جریان چگال، رهاسازی توده، محیط لایه بندی شده، شبیه سازی گردابه های بزرگAn important types of density currents is called turbidity currents, where the density difference is due to the presence of suspended solid particles. In this paper, 3D numerical simulation of lock-exchange particle laden density current is presented in order to investigate the hydrodynamic of the current in density stratified environment. Simulations are carried out using Large Eddy Simulation method, three-dimensional Box filter, dynamic Smagorinsky method and Van driest damping function. The obtained results in stratified case are in good agreement with experimental data. Also, the presence of stratified environment significantly reduces the current velocity, but does not have any significant effect on the sedimentation pattern. In addition, the results show that increasing the slope leads to increase in sedimentation. It was also observed that increasing the particle diameter reduces the current momentum and increased sedimentation. For more accurate representation of the particle interaction, the particle settling velocity also varies with concentration. The analysis show that assuming the variable settling velocity in the early stages of the current leads to insignificant change in the front velocity, but when the flow advances more, the faster front velocity will be predicted.Keywords: Density current, Lock-exchange, Stratified environment, Large Eddy Simulation
-
کاربرد دینامیک سیالات محاسباتی به منظور ارزیابی عددی آثار باد بر ساختمان های بلند با توجه به افزایش توان محاسباتی رایانه ها در سال های اخیر در حال توسعه است. با توجه به ریزش های گردبادی پیرامون ساختمان های انعطاف پذیر، لاغر و بلند ناشی از جریان باد با اعداد رینولدز نسبتا بالا، بررسی رفتار آئروالاستیک ساختمان های بلند امری ضروری است. در این مقاله، جریان آشفته باد با 4 سرعت متفاوت پیرامون ساختمان بلند استاندارد CAARC به صورت عددی شبیه سازی شده است. از مدل شبیه سازی گردابه های بزرگ برای لحاظ اثر آشفتگی در حل معادلات جریان استفاده شده و پاسخ ساختمان های بلند به نیروهای حاصل از باد با حل معادله دیفرانسیل حرکت تعیین شده است. به منظور انتقال داده ها بین دو حوزه حل سیالاتی و سازه ای در هر گام زمانی، از روش کوپل شدگی دوطرفه استفاده شده است. طبق نتایج حاصل از شبیه سازی عددی، ضرایب فشار، خطوط جریان و میدان فشار لحظه ای پیرامون ساختمان بلند مطابقت خوبی با مشخصه های متداول جریان پیرامون اجسام هوابند دارد. سرعت بحرانی متناظر با پدیده قفل شدگی در این مساله با استفاده از عدد استروهال، برابر با 100متر بر ثانیه محاسبه شده است. همچنین تاریخچه زمانی جابه جایی بام ساختمان در جهت باد و عمود بر امتداد آن به ازای سرعت های متفاوت وزش باد استخراج شده و به ترتیب میانگین و انحراف معیار آنها محاسبه شده است. افزایش مداوم دامنه نوسان های عرضی ساختمان تحت وزش باد با سرعت 100متر بر ثانیه مشاهده شده است. این نکته بیانگر کارآیی و قابلیت فرآیند عددی حاضر در تشخیص ناپایداری آئروالاستیک به ازای سرعت پیش بینی شده است.کلید واژگان: دینامیک سیالات محاسباتی، اندرکنش سازه و سیال، مهندسی باد، قفل شدگی، شبیه سازی گردابه های بزرگThe application of computational fluid dynamics is being developed in recent years in order to evaluate the numerical impact of wind damage on high-rise buildings due to the increasing computing power of computers. With regard to the turbulent downturns around flexible, slender and long-winded buildings with relatively high Reynolds numbers, the study of aeroelastic behavior of tall buildings is essential. In this paper, the turbulent wind flow is simulated numerically with four different velocities around the high standard CAARC building. Large Eddy Simulation has been used to solve the turbulence effect in solving fluid flow equations and the response of tall buildings to wind forces is determined by solving the differential equation of motion. A two-way coupling method is used to transfer data between two areas of fluid and structural solution in each step of time. According to the results of the numerical simulation, the pressure coefficients, streamlines and instantaneous pressure field around the tall building are in good agreement with the common characteristics of the flow around the airborne objects. The critical speed corresponding to the lock in phenomenon in this problem is calculated using a Strouhal number equal to 100m/s. Also, the history of displacement of the roof of the building in the direction of the wind and perpendicular to its length have been extracted for different wind velocities and the mean and their standard deviations respectively have been calculated. The continuous increase in the range of the fluctuations of the building under the wind blowing at 100m/s is observed. This point indicates the efficiency and capability of the numerical process in detecting aeroelastic instability with a predicted speed.Keywords: Computational Fluid Dynamics, Fluid-Structure Interaction, Wind Engineering, Lock-in, Large Eddy Simulation
-
دراین مقاله بهینه سازی سینماتیکی مسیر، در فضای مفصلی روبات دو بازویه موازی در پیکر بندی های مختلف قفل شدن انجام شده است. برای هر یک از حالت های پیکر بندی یک مسیر در نظر گرفته شده است. پاسخ بهینه مسیر هر یک از مفاصل، با مینیمم کردن یک تابع هدف در کل مسیر محاسبه شده است. با توجه به تعداد افزونگی درجه آزادی در حالتهای مختلف پیکر بندی، حدس اولیه ای از متغیر ها در نظر گرفته شده و با استفاده از اصل مینیمم سازی پونتریگن و تعیین نوع شرایط اولیه حاکم بر سیستم، حدس اولیه اصلاح شده و جواب بهینه به دست آمده است. با توجه به جواب بهینه ی به دست آمده، برای هر یک از مفاصل مسیر بهینه نیز به دست آمده است. همچنین در هر یک از حالت های پیکر بندی، اندیس عملکرد بهینه به دست آمده است. همچنین معادلات سینماتیک مستقیم به عنوان قید های مسئله در نظر گرفته شده است.
کلید واژگان: دو بازویه موازی با قفل های بادامکی، بهینه سازی سینماتیکی، افزونگی درجه آزادی، اصل مینیمم سازی پونتریگنKinematic trajectory optimization of the dual-arm cam-lock parallel robot in the different lock configuration has been done in this paper. A different path has been considered for each of lock configuration. The optimal trajectory of each joint has been calculated by minimizing an objective function in whole trajectory. According to the number of redundancy in the different configurations, an initial guess of the variables have been considered. Then the initial guesses have been modified and optimum results have been obtained by using Pontryagin’s minimum principles and determining the governing initial condition on the system. According to the optimal joint variable, optimal trajectory has been obtained for each of the joints. In all of the configurations, optimal performance index has been achieved. Also the direct kinematic equations have been considered as the constraints of the system.Keywords: Dual, arm cam, lock robot, Kinematic optimization, Redundancy, Pontryagin's minimum iprinciples
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.