پدیده فلاتر (Flutter)، ایروالاستیسیته‌ دینامیکی

1- مقدمه: ایروالاستیسیته‌ی دینامیکی- فلاتر

پدیده‌های ایروالاستیکی را می‌توان به دو دسته‌ی استاتیکی و دینامیکی تقسیم‌بندی کرد. یکی از پدیده‌‌های ایروالاستیسیته‌ی دینامیکی که در اینجا مورد بحث است، فلاتر نام دارد. در صورتی که بخواهیم یک تعریف رسمی از پدیده‌ی فلاتر ارائه دهیم داریم: نوعی ناپایداری دینامیکی وسایل پرنده که از بر‌هم‌کنش نیروهای اینرسی، الاستیکی و ایرودینامیکی به‌وجود می‌آید. فلاتر به تحقیق، مهمترین پدیده‌ی ایروالاستیکی بوده و پیش بینی آن کار مشکلی است. این پدیده یک نوع ارتعاشات ناپایدار خودتحریک است که در آن سازه انرژی مورد نیاز خود را از جریان هوا دریافت می‌کند و معمولا منجر به شکست اتفاقی سازه می‌گردد. فلاتر مضاعف هنگامی اتفاق می‌افتد که نیروهای ایرودینامیکی مربوط به دو مد ارتعاشی با یکدیگر ترکیب شده و منجر به بروز این پدیده ‌شوند.

در بین پدیده‌هایی که تحت عنوان فلاتر شناخته می‌شوند، فلاتر سطوح برخاست معمول‌ترین آن‌ها می‌باشد، بنابراین تمام سطوح برخاست باید قبل از پرواز تست شوند تا مشخص شود که در دامنه‌ی پرواز هیچ کدام از آن‌ها، فلاتر اتفاق نمی‌افتد. در صورتی‌که جریان هوای نزدیک این سطوح در حین نوسانات الاستیک دچار جدایش شود، به این ناپایداری فلاتر گفته می‌شود.

در سرعت‌های بحرانی که تحت عنوان سرعت فلاتر شناخته می‌شوند، به دنبال اختلال‌های اولیه، سازه دچار ارتعاشاتی می‌شود. در سرعت‌هایی پایین‌تر از سرعت بحرانی، این ارتعاشات دمپ می‌شوند، به عبارتی هوا به صورت یک دمپر عمل می‌کند، درحالی‌که در سرعت‌هایی بالاتر از آن، یکی از مدها به صورت منفی دمپ می‌شود و نوسانات به صورت نمایی رشد می‌کند، مگرآنکه گونه‌ای از غیرخطی شدن، حرکت را محدود کند که در اینجا مورد بحث نیست.

این گزارش با نمایش مدال برای تحلیل فلاتر سطوح برخاست به صورت یک مجموعه معادلات دیفرانسیل معمولی آغاز می‌شود. این معادلات به یک مساله‌ی مقدار ویژه انتقال میابند و مشخصات پایداری در قالب مقادیر ویژه، مورد بحث قرار می‌گیرد. سپس به عنوان مثالی از این روش، در قسمت بعدی تحلیل دو بعدی با استفاده از مدل جریان پایدار ایرودینامیکی فرموله می‌شود. بزرگترین کمبود این روش، صرف نظر کردن از اثرات ناپایداری در تحلیل ایرودینامیکی مدل است. به منظور در نظر گرفتن ایرودینامیک ناپایدار در یک روش مناسب ولی ساده، تحلیل کلاسیک فلاتر همراه با مثال‌هایی برای سیستم‌های 1 و 2 درجه آزادی معرفی شده است. (نیاز به دانلود ترجمه)

مطلب پیشنهادی (مواد تغییر فاز دهنده):

تحلیل و طراحی سیستم گرمایشی ساختمان مسکونی با استفاده از ذخیره کننده های حرارتی PCM

2- مشخصات پایداری- مقدمات ریاضی روش تحلیل فلاتر [1]

فلاتر مربوط به سطوح برخاست را می‌توان به‌وسیله‌ی یک سری معادلات خطی مربوط‌ به تحلیل دینامیک ساختاری، شامل نمایش بارهای هوایی ناپایدار در قالب تغییر شکل الاستیک، توصیف کرد. این سطوح می‌توانند مربوط به بال یا متعادل‌کننده باشند.

در حالت ایده‌آل برای تحلیل خطی، طبیعت فلاتر به گونه‌ایست‌که جریان روی سطوح برخاست، نیروی لیفت و ممان پیچشی پایداری را تولید می‌کند. در سرعت‌هایی پایین‌تر از سرعت بحرانی فلاتر، چنانچه گفته شد هوا مانند یک دمپر عمل کرده و ارتعاشات ایجاد شده به صورت نمایی با زمان کاهش میابد، در حالی‌که در سرعت‌هایی بالاتر از این سرعت مرزی، ارتعاشات به صورت نمایی افزایش میابد. این توضیح کیفی فلاتر را می‌توان در مبحث مشخصات پایداری، تحلیل نمود.

قبل از تحلیل پدیده‌ی فلاتر، بهتر است ابتدا راه‌حل‌های ممکن برای تحلیل دینامیک ساختاری جسم پرنده در حضور بارهای هوایی را بررسی کنیم. فرض می‌کنیم که می‌توان حرکت وسیله‌ی پرنده را در قالب مدهای ارتعاشی عمودی آن نمایش داد. برای انجام این‌کار سطوح برخاست را به صورت صفحه و نه به صورت تیر مدل می‌کنیم، چرا که این مدل‌سازی برای بال‌هایی با نسبت منظری پایین، واقع‌بینانه‌تر است که در چارچوب این مساله، این افزایش دقت در مدل‌سازی، پیچیدگی مساله ‌را چندان افزایش نمی‌دهد. برای مولفه‌ی جابجایی (نیاز به دانلود ترجمه) در جهت عمود بر صفحه‌ی ، شکل مدهای عمودی را می‌توان بوسیله‌ی (نیاز به دانلود ترجمه) و فرکانس طبیعی مربوط به آن را با (نیاز به دانلود ترجمه) نمایش داد. جابجایی سازه را هم می‌توان به صورت زیر نمایش داد:

جهت مشاهده متن کامل، فایل ترجمه را دانلود نمایید.

مشخصات

تهیه و ترجمه: راضیه ابوالفتحی تبار تعداد صفحات: 22 تاریخ درج: ۱۳۹۴/۵/۳۱ منبع: دیتاسرا

خرید آنلاین

عنوان: پدیده فلاتر (Flutter)، ایروالاستیسیته‌ دینامیکی حجم: 853.69 کیلوبایت قیمت: 99500 تومان رمز فایل (در صورت نیاز): www.datasara.com نرم افزارهای مورد نیاز: winrar - adobe acrobat - office