تحلیل اثر سرعت سیال روی ناپایداری لوله‌های بتنی مسلح شده با نانو‌ذرات حاوی جریان سیال

با توجه به کاربرد فراوان لوله­‌های حاوی جریان سیال در مهندسی عمران، ارائه یک مدل ریاضی مناسب برای تحلیل پایداری آنها ضروری است. بدین منظور یک لوله بتنی تقویت شده با با نانوذرات سیلیس و حاوی جریان سیال درنظر گرفته می­‌شود. هدف این تحقیق بررسی تحلیل پایداری سازه و نشان دادن اثر نانو­ذرات و سیال درون آن است. سازه با المان پوسته استوانه­‌ای و با تئوری ردی مدل­‌سازی می‌­شود. برای به‌دست آوردن نیروی ناشی از سیال درونی از معادله ناویر- استوکس استفاده می­‌شود. برای در­نظر گرفتن اثر نانو­ذرات در لوله از مدل موری– تاناکا استفاده شده به‌طوری که اثرات انباشتگی نانو­ذرات لحاظ شده است. درنهایت با استفاده روش انرژی و اصل همیلتون، معادلات حاکم بر سازه استخراج می­‌شود. برای تحلیل پایداری سازه از روش تفاضلات مربعی استفاده می­شود و اثر پارامترهای مختلف همچون درصد حجمی نانو­ذرات، انباشتگی نانوذرات، سیال درون لوله و پارامترهای هندسی بررسی شده است. نتایج نشان می­‌دهد که وجود نانو­ذرات به‌عنوان تقویت­‌کننده لوله، منجر به تأخیر ناپایداری سازه می‌شود.

Keywords:

Concrete pipe , Nanoparticles , Reddy theory , DQM , Navier-Stokes equation , لوله بتنی , نانو‌ذرات , تئوری ردی , روش عددی تفاضلات مربعی , معادله ناویر- استوکس