27028

بررسي پديده انتشار موج صوتي پوسته هاي استوانه اي حاوي سيال ويسكوز با استفاده از تئوري سه بعدي الاستيسيته

كارشناسي ارشد

مهندسي هوافضا

1397

23/06/1401

بيژن محمدي

كامران دانشجو

مهندسي مكانيك

در اين پايان¬نامه، انتقال صوت از پوسته¬هاي استوانه¬اي دولايه حاوي سيال ويسكوز به روش تحليلي مورد مطالعه قرار گرفته است. براي اين منظور فرض مي¬شود پوسته استوانه‌اي دو لايه حاوي سيال ويسكوز با طول نامحدود در معرض يك جريان يكنواخت متحرك و مستغرق درسيال ايده¬آل است و تحت تابش يك موج صوتي صفحه‌اي مايل قرار گرفته است، كه در نتيجه آن، انعكاس و انتقال موج حاصل مي¬گردد. درگام نخست، براي استخراج معادلات حركت سازه، ابتدا از طريق تئوري سه¬بعدي الاستيسيته معادلات تنش، كرنش و جابجايي نوشته مي¬شود. در گام بعدي به كمك قانون دوم نيوتن معادلات تعادل حاكم بر المان كوچكي از استوانه به صورت سه بعدي پياده سازي مي¬شود. از طريق معادلات تعادل معادله حركت حاكم بر استوانه استخراج مي¬شود. با كمك تجزيه هلمهوتز ، معادله حركت را به دو معادله موج مجزا تجزيه كرده و با حل جداگانه هركدام از اين معادلات مي¬توان ميدان جابجايي بدست آورد. در ادامه با استفاده از معادلات نوير - استوكس معادلات حاكم بر سيال ويسكوز حاصل مي¬شود. همچنين معادلات ارتعاشات آكوستيك مربوطه در هر سه جهت محوري، محيطي و شعاعي با اعمال شرايط مرزي مناسب، ميدان جابجايي و فشار براساس سري‌هاي بي‌نهايت پايگذاري مي‌گردد. براي حل آكوستيكي از تحليل قدرتمند از روش ماتريس انتقال استفاده شد. در نهايت به منظور بررسي يك طراحي مناسب، از يك پارمتر بسيار مشهور با نام ضريب افت انتقال صوت (TL) استفاده شده است. از آن¬جا كه ميدان¬هاي فشار و جابجايي سري‌هاي بي‌نهايت بوده و باتوجه به اين موضوع كه بايستي از تعداد مودهاي كافي در تحليل¬ها استفاده گردد، از يك الگوريتم مناسب جهت بررسي همگرايي استفاده مي‌شود. درنهايت پارامترهاي مهم فيزيكي و هندسي تأثير گذار بر افت انتقال صوت سازه نظير نوع سيال ويسكوز، شعاع پوسته, ضخامت پوسته, زاويه برخورد موج صوتي، عدد ماخ، جنس پوسته و ... مورد بحث و بررسي قرار گرفته است.

1401/07/06

Investigating the sound wave propagation phenomenon of cylindrical shells containing viscous fluid using the three-dimensional theory of elasticity

9/14/2023 12:00:00 AM

In this thesis, sound transmission from two-layered cylindrical shells containing viscous fluid has been studied analytically. For this purpose, it is assumed that a two-layered cylindrical shell containing a viscous fluid of unlimited length is exposed to a moving uniform flow and immersed in an ideal fluid and is subjected to the radiation of an inclined plane sound wave, as a result of which, the reflection and transmission of the wave Is achieved.In the first step, to extract the structural movement equations, the stress, strain and displacement equations are first written through the three-dimensional theory of elasticity. In the next step, with the help of Newton's second law, the equilibrium equations governing a small element of the cylinder are implemented in three dimensions. Through the equilibrium equations, the equation of motion governing the cylinder is derived. With the help of Helmholtz decomposition, the motion equation can be decomposed into two separate wave equations and the displacement field can be obtained by solving each of these equations separately. In the following, using the Neuer-Stokes equations, the equations governing the viscous fluid are obtained. Also, the equations of the corresponding acoustic vibrations in all three axial, peripheral and radial directions are established by applying appropriate boundary conditions, displacement field and pressure based on infinite series. For the acoustic solution, a powerful analysis of the transfer matrix method was used. Finally, in order to investigate a suitable design, a very famous parameter called sound transmission loss coefficient (TL) has been used. Since the pressure and displacement fields are infinite series and considering the fact that sufficient number of modes should be used in the analysis, a suitable algorithm is used to check the convergence. Finally, the important physical and geometrical parameters affecting the sound transmission loss of the structure, such as viscous fluid type, shell radius, shell thickness, sound wave impact angle, Mach number, shell material, etc., have been discussed and investigated.

majid ghaderi

bijan mohammadi