نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 منهدسی مکانیک، مجتمع مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، اصفهان. ایران

2 کارشناسی ارشد، مجتمع دانشگاهی مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، اصفهان، ایران،

3 مجتمع مکانیک دانشکاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

این مقاله به بررسی پدیده فلاتر در یک ورق مستطیلی-شکل در جریان هوای مافوق صوت می‌پردازد. فلاتر، یک ارتعاش خود برانگیخته است که در معرض جریان سیال اتفاق می‌افتد. در این پژوهش، ابتدا پدیده فلاتر و روش شناسایی آن بر اساس تحلیل مقادیر ویژه مورد بررسی قرار می‌گیرد. سپس با استفاده از فرضیات ورق کیرشهف، معادله حرکت ورق استخراج شده و با مدل آیرودینامیکی پیستون مرتبه اول کوپل می‌شود. در ادامه، معادله کوپل‌شده سازه-سیال با استفاده از روش تفاضل مربعات (DQM) به صورت ماتریسی حل می‌شود. استفاده از روش عددی DQM در قالب ماتریسی، مزایایی از جمله دقت و سرعت بالا را برای حل مسئله فلاتر فراهم می‌کند، به شرطی که تعداد لایه مناسبی برای نقاط مرزی انتخاب شود. همچنین نتایج نشان می‌دهد که اولین پدیده فلاتر در یک ورق از جنس آلومینیوم با طول و عرض ۱ متر و ضخامت ۵ میلیمتر، در شرایط جوی سطح آزاد دریا و با شرایط مرزی دو سر گیردار و دو سر آزاد، در فشار دینامیکی بدون بعد ۶۱۷ (معادل ۳.۳۹۵ ماخ) رخ می‌دهد. فرمول‌بندی ارائه شده می‌تواند به عنوان یک پایه برای حل و محاسبه سرعت فلاتر اجسام مختلف در جریان هوای مافوق صوت مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Aerodynamic modeling and calculating the flutter speed of a rectangular plate in supersonic air flow

نویسندگان [English]

  • mostafa nazemizadeh 1
  • mehran Samadi Foroushan 2
  • mohamad mehdi mohammadi ghanaghestani 3

1 Faculty of mechanics, malek ashtar university, isfahan, iran

2 MSc student, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Mechanics, Malek Ashtar University of Technology, Isfahan, Iran

3 Faculty of mechanics, Malek ashtar university of technology, iran

چکیده [English]

The presented paper investigates the flutter phenomenon in a rectangular-shaped plate in supersonic air flow. First, the phenomenon of flutter and its identification method based on the analysis of eigenvalues are presented. Then, using the assumptions of Kirchhoff plate, the plate motion equation is derived and coupled with the first-order piston aerodynamic model. Next, the coupled structure-fluid equation is solved in matrix form using the differential quadrature method (DQM). Using the DQM numerical method in matrix form provides advantages such as high accuracy for solving the flutter problem. The obtained results show that the first phenomenon of flutter in an aluminum plate with a length and width of 1 meter and a thickness of 5 mm with clamped-free-clamped-free boundary conditions occurs in dimensionless dynamic pressure 617 (equivalent to Mach 3.395). The presented formulation can be used as a benchmark for solving and calculating the flutter speed of various objects in the supersonic air flow.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Flutter speed
  • Ultrasonic flow
  • Piston theory
  • DQM numerical method
  • CFCF boundary conditions