ارائه یک مدل غیرخطی برای تحلیل ارتعاشات آکوستیک یک پوسته استوانه‌ای متحرک در عمق سیال

در این مقاله، ارتعاشات آکوستیک غیرخطی پوسته استوانه‌ای دو سر گیردار متحرک در راستای محوری در عمق سیال بررسی شده است. سطح بیرونی پوسته که در تماس با سیال است؛ در معرض موج صوتی تابشی از نوع تخت مورب قرار می‌گیرد. تئوری غیر خطی پوسته نازک دانل برای استخراج معادله دیفرانسیل جزئی غیرخطی پوسته استوانه‌ای برای ارتعاشات در راستای شعاعی استفاده می‌شود. همچنین از رابطه‌ برنولی برای سیال غیر پایدار، فشار وارد بر پوسته استوانه‌ای محاسبه می‌شود. روش گالرکین برای تبدیل معادلات حرکت به دستگاه معادلات دیفرانسیل مرتبه دوم معمولی غیرهمگن غیرخطی استفاده می‌شود. پس از آن با در نظر گرفتن هر دو شکل مودهای تحریک شده و همراه، از روش مقیاس‌های چندگانه برای به دست آوردن پاسخ فرکانسی سیستم استفاده می‌شود. اثرات شدت صوت، زاویه برخورد موج تابشی و سرعت محوری پوسته بر پاسخ فرکانسی سیستم و افت توان صوتی مورد مطالعه قرار می‌گیرد. نتایج شبیه‌سازی نشان داده است که در سرعت‌های پایین پوسته استوانه ای، پاسخ فرکانسی تحت تاثیر تحریک هر دو مود تحریک شده و همراه می‌باشد.

a nonlinear model for vibro acoustic analysis of a submerged axially moving cylindrical shell

investigating the acoustic vibrations of moving cylindrical shells in fluid is of interest to researchers due to their many applications in marine structures. underwater vehicles, submarine pipelines, and oil and gas industries are examples of shells used in the marine industry. analyzing the acoustic vibration of submerged structures and investigating the effect of various parameters on their sound energy absorption is of great importance. if most of the radiated sound intensity is transferred to the structure due to its reflection, the possibility of identifying it will decrease. for this reason, much research has been conducted to investigate the acoustic behavior of submerged structures, especially cylindrical shells, due to their many uses in underwater vehicles. in this study, the nonlinear vibro acoustic dynamics and stability of doubly clamped axially moving cylindrical shells are investigated. the exterior surface of the shell is in contact with the fluid and subjected to oblique incident plane sound waves. donnell’s nonlinear shallow shell theory is used to derive the nonlinear partial differential equation of the cylindrical shell for the radial motion. also, the pressure on the cylindrical shell is calculated from bernoulli’s equation for unstable fluid. the galerkin method is employed to discretize the equations of motion into the set of coupled nonlinear, nonhomogeneous ordinary second order differential equations. considering both driven and companion modes, the multiple scales method is used to obtain the response of the system. the effects of sound level, incident angle, and axial velocity on the frequency response of the system are studied. comparing the frequency response of the nonlinear model presented in this article with the frequency response of the linearized model shows that for the high intensity and high angle of the incident sound and also the low speed of the shell movement in the depth of the fluid, the error of the linear model in determining the resonance frequency and the stable response range of the cylindrical shell is large.