Skip to main content
SUPERVISOR
AmirMehdi Halabian,Kayvan Asghari,Ahmad Reza Pishevar
امیرمهدی حلبیان (استاد راهنما) کیوان اصغری (استاد راهنما) احمدرضا پیشه وراصفهانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Armin Haji Ghasem Kashani
آرمین حاجی قاسم کاشانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Equivalent Damping and Stiffness Parameters of Tuned Sloshing Dampers (TSDs) with Different Arrangements of Screens
Tuned liquid damper (TSD) is a passive structural vibration control tool which has been widely used due to its low installation and maintenance cost. Most of the previous approaches to simulate TSD were based on linear fluid theory to describe the flow dynamics inside the TSD and since the linear fluid theory is valid only in low amplitude excitations, these simulations cannot be referenced under intense excitation, such as high return period wind storms or earthquakes; and therefore a more physical-based simulation is required. In present work the sloshing water inside the TSD was simulated using Lagrangian meshfree Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH), as a numerical method was used to investigate the effect of screens on dynamical behavior of TSD. An algorithm was developed based on a FORTRAN code and validated with multiple benchmark problems. A thoroughly parametric study on the screen location and solidity ratio is conducted via four TSD models and a wide range of excitation with dimensionless amplitudes and frequency of 0.01~0.07 and 0.6~1.5, respectively, that results in 392 computer runs. It is worth mentioning that the excitation has been chosen to cover a wide range of practical applications. Using these simulations, force history and dissipated energy spectrum were computed. Also, the modeling was extended to measure the TSD behavior as a simple mechanical mass-spring-damper model in which the mechanical parameters were estimated using nonlinear regression based on dissipated energy. Final results were presented as diagrams of effective mass, damping and frequency of TSD versus excitation amplitude. Keywords: Tuned Sloshing Damper, Smoothed Particle Hydrodynamics method, screens, damping, energy dissipation, sloshing
میراگر مایع تنظیم شده که اختصاراً TSD نامیده می شود، یکی از ابزارهای کنترل غیرفعال ارتعاش سازه هاست که به دلیل هزینه ی پایین نصب، نگهداری و بهره برداری به طور گسترده ای در سازه های مختلف بکار گرفته شده است. بسیاری از پژوهش های عددی گذشته از تئوری جریان پتانسیل و خطی به عنوان اساس توصیف دینامیک سیال درون TSD بهره گرفته اند؛ این در حالی است که فرضیات این تئوری ها در تحریک های کوچک صادق اند و در تحریک های بزرگ و شدید (مانند زلزله یا طوفان با دوره های بازگشت طولانی) اعتبار خود را از دست می دهند و بنابراین در شرایط تحریک های شدید قابل استفاده نیستند. تمرکز کار حاضر، شبیه سازی عددی حرکت تلاطمی آب درون مخزن با استفاده از روش عددی SPH و بررسی اثر صفحات مشبک بر رفتار دینامیکی میراگر TSD است. بدین منظور ابتدا یک برنامه ی رایانه ای به زبان برنامه نویسی فرترن نوشته شد و توانایی آن در حل چند مسأله ی مختلف در حوزه ی دینامیک سیالات محاسباتی مورد ارزیابی قرار گرفت. به کمک کد مذکور، اثر وجود صفحات مشبک، محل قرارگیری و نسبت سختی آن ها بررسی شد. با توجه به توانایی های ویژه ی روش SPH در تحلیل جریان سطح آزاد با تغییرشکل های بزرگ، شبیه سازی جریان سیال برای چهار مدل TSD در محدوده ی دامنه های ارتعاشی بی بعد شده 01/0 تا 07/0 و نسبت فرکانسی بی بعد (نسبت فرکانس تحریک به فرکانس طبیعی تلاطم) در محدوده ی 6/0 تا 5/1 از طریق 392 اجرای رایانه ای انجام گرفت. این محدوده ها به گونه ای انتخاب شدند که رفتار میراگر TSD محدوده ی وسیعی از کاربردهای عملی را پوشش دهد. با استفاده از نتایج شبیه سازی جریان، تاریخچه ی زمانی نیروی وارد به مخزن و طیف انرژی مستهلک شده در دامنه های ارتعاشی مختلف برای هر چهار مدل TSD بدست آمد. سپس بر اساس معادل سازی انرژی مستهلک شده، پارامترهای دینامیکی یک مدل مکانیکی جرم-فنر-میراگر از طریق رگرسیون غیرخطی تخمین زده شده و در قالب نمودار ارائه شدند. این پارامترها شامل جرم مؤثر، میرایی و فرکانس TSD هستند که به صورت تابعی از دامنه ی تحریک تعیین می شوند. کلمات کلیدی: میراگر تلاطمی تنظیم شده، روش هیدرودینامیک ذرات هموار، صفحات مشبک، میرایی، استهلاک انرژی، تلاطم

ارتقاء امنیت وب با وف بومی