تحلیل انتشار موج‏ محوری در نانولوله‌های‏کربنی ثابت و متحرک حاوی سیال

Subject Areas : Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering

سهیل اویسی ¹ (دانشجوی کارشناسی ارشد، ‏ دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی شهر، ایران، اصفهان)
حسن نحوی ² (دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی شهر، ایران، اصفهان.‏)
داود طغرایی ³ (استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی شهر، ایران، اصفهان.)

Received: 2015-12-30 Accepted : 2015-12-30 Published : 2015-05-01

Keywords: فرکانس طبیعی, انتشار موج محوری, نانولوله‏کربنی ثابت و دارای حرکت محوری, سرعت فاز,

Abstract :

در این مقاله تأثیر نانو مقیاس بودن سازه و سیال عبوری از درون آن بر فرکانس طبیعی و نحوه‏ی انتشار موج محوری به طور هم‏زمان مورد بررسی قرار می‏گیرد. در اینجا دو حالت نانولوله‏ کربنی تک جداره ثابت و دارای حرکت محوری در نظر گرفته می‏شوند؛ همچنین برای نانولوله ثابت، شرایط مرزی دو سر گیردار و یا دوسر لولا و برای نانولوله دارای حرکت محوری نیز، شرایط مرزی به‌صورت دو سر لولا که حرکت سمت چپ آن مهار شده است،‌ در نظر گرفته می‏شوند. برای اعمال مقیاس نانوسیال، عدد نادسن در معادله حرکت سیال-سازه وارد شده و برای نانوسازه از مدل نانومیله و همچنین از تئوری الاستیسیته غیرمحلی استفاه می‎شود. در ادامه با استفاده از روش تقریبی مانده وزنی گالرکین، معادله حرکت به‌دست آمده گسسته‏سازی و حل می‏شود. همچنین در این تحقیق نسبت فرکانس طبیعی و سرعت فاز به عدد موج و نیز تأثیر سرعت‏های سیال عبوری و حرکت محوری سازه بر فرکانس طبیعی مورد بررسی قرار می‏گیرد. مشاهده می‏شود که فرکانس طبیعی و سرعت انتشار موج به شدت به اندازه‏ی سازه و سیال در مقیاس نانو وابسته است؛ به‌طوری که با افزایش پارامتر غیرمحلی، فرکانس طبیعی کاهش یافته و با افزایش عدد نادسن فرکانس سیستم افزایش و موج بزرگ‏تری حاصل خواهد شد

References:

[1] Iijima S., Helical microtubules of graphitic carbon, Nature, 345, 1991, pp. 56-58.

[2] Hummer, J. C., Rasaiah J. C., Noworyta J. P., Water conduction through the hydrophobic channel of a carbon nanotube, Nature, Vol 414, 2001, pp 188-190.

[3] Craighead H.G., Nanoelectromechanical Systems, Science, Vol 290, 2000, pp 1532-1535.

[4] Yoon J., Ru C.Q., Mioduchowski A., Vibration and instability of carbon nanotubes conveying fluid, Composites Science and Technology, Vol 65, 2005, pp 1326-1336.

[5] Wang L., Ni Q., Li M., A reappraisal of the computational modeling of carbon nanotubes conveying viscous fluid, Cumputational Materials Science,Vol 44, 2008, p 821.

[6] Wang Q., Wave propagation in carbon nanotubes via nonlocal continuum mechanics, Journal of Applied Physics, Vol 98, 2005, p 124301.

[7] Reddy J.N., Nonlocal continuum theories of beams for the analysis of carbon nanotubes, Journal of Applied Physics, Vol 103, 2008, p 023511.

[8] Rashidi V., Mirdamadi H.R., Shirani E., A Novel Model for Vibrations of Nanotubes Conveying Nanoflow, Computational Materials Science, 51, Vol. 1, 2012, pp 347–352.

[9] Kaviani F., Mirdamadi H.R., Wave propagation analysis of carbon nano-tube conveying fluid including slip boundary condition and strain/inertia gradient theory, Computers and Structures, Vol 116, 2013, pp 75-87.

[10] Aydogdu M., Longitudinal wave propagation in multi-walled carbon nanotubes, Composite Structures, Vol 107, 2014, pp 578–584.

[11] Eringen A.C., Nonlocal continuum field theories, Springer-Verlag Inc, New York, 2002.

[12] Paidoussis M.P., Price S.J., de Langre E., Fluid-Structure Interactions: Cross-Flow-Induced Instabilities, Cambridge University Press, New York, USA, 2005.

[13] اویسی س، تحلیل انتشار موج تنش و ارتعاشات در نانولوله‏های کربنی حاوی سیال براساس تئوری غیرمحلی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی شهر، 1393.