معرفی روش مرز مغروق برای تحلیل مسائل برهم‌کنش سازه با سیال از نوع ارتعاش ناشی از گردابه

نوع مقاله : مقاله ترویجی

نویسندگان

1 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

2 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

چکیده

روش مرز مغروق یک روش نوین و کارآمد برای حل مسائل برهم‌کنش سازه-سیال است. یکی از انواع مهم مسائل برهم‌کنش سازه-سیال مسئله ارتعاش ناشی از گردابه استوانه‌ها می‌باشد. در این مطالعه میخواهیم روش مرز مغروق را معرفی کنیم. به این ترتیب که فلسفه، مزایا، محدودیت‌ها و کاربردهای آن ارائه می‌گردد. با توجه به کاربردهای فراوان این روش و برای جلوگیری از عدم تمرکز، یک کاربرد که مسئله ارتعاش ناشی از گردابه می‌باشد به عنوان مرکز توجه و نمونه مطالعاتی استفاده شده است. سپس جزئیات روابط حاکم مرز مغروق و گسسته‌سازی‌های آنها تشریح می‌شود. الگوریتم مرز مغروق تکراری که برای مسئله ارتعاش ناشی از گردابه نیز استفاده شده است به عنوان روش حل معادلات حاکم مطرح می‌شود. نهایتا پیاده‌سازی و موارد مرتبط با الزامات کدنویسی توضیح داده می‌شود. این پژوهش به گونه‎ای طراحی شده است که مخاطب به یک جمع‎بندی از عملکرد این روش در مسائل برهم کنش سازه-سیال و بویژه مسئله ارتعاش ناشی از گردابه می‌رسد. روش مرز مغروق با توجه به مزایایی که دارد می‌تواند در آینده تبدیل به روش اصلی حل مسائل برهم‌کنش سازه-سیال بشود. این مزایا به قدری هستند که پیاده‌سازی روش مرز مغروق را کاملا توجیه‌پذیر می‌کنند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Introduction of Immersed Boundary Method for Analyzing Fluid-Structure Interaction Problems of Vortex-Induced Vibration Type

نویسندگان [English]

  • Mohammad Reza Tabeshpour 1
  • Hojjat Naderi-Asrami 2
1 Associate Professor, Mechanical Engineering Department, Sharif University of Technology, Tehran, Iran
2 PhD Candidate, Mechanical Engineering Department, Sharif University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

Immersed boundary method is a novel and efficient tool for solving fluid-structure interaction problems. One of important fluid-structure interaction problems is vortex-induced vibrations of cylinders. In this study, we want to introduce immersed boundary method. Philosophy, advantages, disadvantages and applications of the method will be presented. Because of wide range of applications of this method and for not losing focus, we shall limit our study only to vortex-induced vibrations. Next, details of governing equations of immersed boundary method and their discretization will be introduced. Iterative immersed boundary algorithm which has been used for vortex-induced vibrations before, will be used to solve governing equations. Finally, implementation and coding requirements will be discussed. This paper is organized in a way so readers can obtain a comprehensive understanding of the method behavior in fluid-structure interaction problems, especially vortex-induced vibrations. Considering the benefits of immersed boundary method, it has the potential to become the main method for analyzing fluid-structure interaction problems. These benefits are considerable enough that makes the implementation of the method justifiable.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Immersed Boundary Method
  • Fluid Structure Interaction
  • Vortex Induced Vibration
  • Cartesian Grid
  • Delta Kernel