@article { author = {Karimian Aliabadi, Hamed and Ahmadi, Ahmad and Keramat, Alireza}, title = {Frequency Domain Analysis of Water Hammer with Fluid-Structure Interaction in Viscoelastic pipe}, journal = {Amirkabir Journal of Mechanical Engineering}, volume = {52}, number = {4}, pages = {985-1004}, year = {2018}, publisher = {Amirkabir University of Technology}, issn = {2008-6032}, eissn = {2476-3446}, doi = {10.22060/mej.2018.14642.5903}, abstract = {In this research, fluid-structure interaction including transient flow in a viscoelastic  pipe has been studied in the frequency domain. The main purpose was to investigate the  water hammer problem using extended transfer matrix method in a typical reservoir-viscoelastic pipe-valve system. One of the generally expected advantages of frequency domain analysis is that the integral form of equations in the time domain would be transformed into algebraic form. Here it would be  more beneficial to utilize frequency domain methods since convolution integral which appears in viscoelastic models in time domain will also vanish. Transfer matrix method has been adopted to the transient flow in a viscoelastic pipe to derive field matrix where a non-oscillating valve is considered as a boundary condition. The generalized Kelvin-Voigt model was used to simulate the viscoelastic behavior of the pipe wall. The proposed model has been explored to solve two well-known case studies of fluid-structure interaction in the frequency domain. Results of both cases confirm the good agreement between analytical and experimental data. To investigate the simultaneous effects of viscoelasticity and fluid-structure interaction in the frequency domain a sample problem has been analyzed. Results for different conditions including interactional and non-interactional system together with both viscoelastic and elastic pipe material have been illustrated and compared. Also, a comparison among 3-element, 5-element, and higher order Kelvin-Voigt models has been performed based on which one may deduce the appropriateness of 3-element model.}, keywords = {Transient analysis,Frequency Domain,Viscoelastic Pipe,Fluid-Structure Interaction,Kelvin-Voigt Model}, title_fa = {مطالعه جریان گذرا در لوله ویسکوالاستیک با احتساب اثرات اندرکنشی بر مبنای پاسخ تحلیلی در حوزه فرکانس}, abstract_fa = {در این تحقیق اندرکنش سیال و سازه با احتساب شرایط گذرا درون یک لوله ویسکوالاستیک با استفاده از ابزارهای تحلیل در حوزه فرکانس مطالعه شده است. هدف اصلی، بررسی پدیده ضربه قوچ در جداره ویسکوالاستیک از طریق مطالعه فرکانسی و بویژه مبتنی بر شیوه تعمیم یافته ماتریس انتقال بوده است. در خلال این فعالیت تطبیق‌پذیری و مزیت‌های نسبی روش تحلیلی ماتریس انتقال در حل یک مسئله کوپل و مشتمل بر دینامیک سازه پیچیده، تبیین شده است. یکی از مزیت‌های اصلی حل در حوزه فرکانس تبدیل فرم انتگرالی معادلات حاکم به معادلات جبری و ساده‌سازی آنها می‌باشد. در اینجا استفاده از تحلیل حوزه فرکانس برای مدلسازی لوله ویسکوالاستیک به دلیل حذف انتگرال کانولوشن که در مدل زمانی ماده ویسکوالاستیک ظاهر می‌شود، مزیت نسبی و تأثیر بیشتری دارد. برای مسئله حاضر که تحلیل جریان گذرای حاصل از بسته شدن آنی شیر پایین دست در لوله ویسکوالاستیک می‌باشد، ماتریس انتقال تعمیم یافته که شامل متغیرهای حالت سازه‌ای علاوه بر متغیرهای هیدرولیکی است، ارائه شده است. بعنوان نوآوری کلیدی در تعمیم این شیوه، دو جنبه تحریک غیرهارمونیک و مدل جداره ویسکوالاستیک لحاظ شده است. معادلات کلوین- ویت برای مدلسازی رفتار جداره ویسکوالاستیک مورد استفاده قرار گرفته است. صحت عملکرد مدل حاضر از طریق مقایسه نتایج با دو دسته داده‌های تحلیلی و آزمایشگاهی بررسی و تأیید شده است. برای بررسی همزمان اثرات ویسکوالاستیسیته و اندرکنش سیال-سازه یک مسئله نمونه تعریف شده که نتایج حاصل به منظور قیاس بین حالت‌های مختلف تحلیل اندرکنشی و غیر اندرکنشی و نیز در ازای فرض جداره الاستیک و یا ویسکوالاستیک استخراج و ارائه شده است.}, keywords_fa = {شیوه ماتریس انتقال,تحلیل گذرا,آنالیز حوزه فرکانس,جداره ویسکوالاستیک,اندرکنش سیال- سازه,مدل کلوین ویت}, url = {https://mej.aut.ac.ir/article_3140.html}, eprint = {https://mej.aut.ac.ir/article_3140_1fca7869c7fc3eacff6bd9c800eddae0.pdf} }