فلاتر پوسته استوانه‌ای تحت جریان فراصوت خارجی و با درنظرگرفتن اثرات سیال داخلی طبق یک فرمول‌بندی نوین

در مقاله حاضر، فلاتر پوسته استوانه ای در معرض جریان هوای فراصوت خارجی و حاوی سیال داخلی مورد بررسی قرار گرفته است. لازم به ذکر است که در مدل ساده و جدید ارایه شده برای سیال داخلی تنها از درجات آزادی سطح آزاد سیال و درجات آزادی سازه احاطه کننده آن استفاده شده است. در این راستا مدل اندرکنش سازه سیال محاسباتی در چارچوب روش اجزای محدود توسعه داده شده است. تلاطم سیال داخلی از طریق یک مدل دقیق و سطح بالا شناخته شده به عنوان مدل تلاطم سیال، نمایش داده شده است. سازه پوسته استوانه ای به وسیله تئوری پوسته ساندرز مدل سازی شده و بارگذاری فشار آیرودینامیک با تئوری پیستون مرتبه اول تقریب زده شده است. همچنین سختی هندسی اولیه ناشی از پیش تنش ها در وضعیت اولیه منتج شده از فشار هیدرواستاتیک سیال، فشار جانبی و بار فشاری محوری در نظر گرفته شده است. صحت و درستی فرمول بندی استخراج شده با استفاده از چند مثال اعتبارسنجی اثبات شده است. نتایج نشان دادند هنگامی که نسبت پرشدگی از صفر تا 1 تغییر می کند، سرعت فلاتر ابتدا با افزایش نسبت پرشدگی افزایش می یابد و در نسبت پرشدگی حدود 0.5 به بیشینه مقدار خود می رسد و پس از آن با افزایش بیشتر نسبت پرشدگی شروع به کاهش می کند و در نسبت پرشدگی حدود 1 سرعت فلاتر به مقدار بحرانی پوسته خالی می رسد.

Flutter of a Circular Cylindrical Shell Subjected to Supersonic External Flow by Considering Internal Fluid Effects through a Novel Formulation

In the current paper, the flutter of a circular cylindrical shell containing an internal fluid while subjected to supersonic external flow has been investigated. It is noted that the internal fluid is formulated through a simple and novel model, in which the fluid is only represented by the free surface as well as the surrounding structural degrees of freedoms. To this end, a computational Fluidstructure interaction (FSI) model within the framework of the finite element method is developed. The internal liquid is represented by a more sophisticated model, referred to as and the shell structure is modeled by Sanders rsquo; shell theory. The aerodynamic pressure loading is approximated by the firstorder piston theory. The initial geometric stiffness due to prestresses in the initial configuration stemming from the fluid hydrostatic pressure, internal pressure, and axial compression load is also considered. The validity of the derived formulation is established, using some verification examples. The obtained results reveal as the filling ratio is increased from 0 to 1, the flutter speed increases first as the filling ratio is increased and reaches the maximum value the 0.5 filling ratio; then, it decreases when the filling ratio is further increased and reaches the critical value of an empty shell the 1.0 filling ratio.