مطالعه رفتار ترموآکوستیکی پوسته استوانه‌ای تابعی مدرج سرامیکی تقویت شده با نانولوله‌های کربنی در محیط حرارتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

2 مهندسی فناوری ماهواره-دانشکده فناوری های نوین-دانشگاه علم و صنعت ایران-تهران-ایران

3 دانشجوی دکترا، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

4 دانشکده فناوری های نوین دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

در این مقاله رفتار ترموآکوستیک یک پوسته استوانه‌ای تابعی مدرج تقویت شده با نانولوله-های کربنی در مجاورت یک گرادیان دمایی بررسی می‌شود. سازه مورد نظر در مجاورت یک جریان خارجی قرار دارد و توسط یک موج صوتی مایل تحریک می‌شود. پوسته از مواد سرامیکی ساخته شده و نانولوله‌های کربنی به صورت درجه بندی شده در امتداد ضخامت آن توزیع شده‌اند. همچنین خواص موثر مواد تشکیل دهنده به صورت وابسته به دما فرض شده-اند. برای استخراج معادلات دینامیکی حرکت پوسته، از اصل همیلتون و تئوری مرتبه سوم تغییر شکل‌های برشی استفاده می‌شود. سپس با به کارگیری معادلات برهمکنش سیال و سازه، معادلات آکوستیکی پوسته تعیین می‌گردند. در نهایت تاثیر پارامترهای موثر فیزیکی و محیطی بر انتقال صوت پوسته بررسی می‌شوند. نتایج نشان می دهند که تاثیر توزیع نانولوله‌های کربنی بر انتقال صوت، در فرکانس‌های بالا محسوس‌تر است و افزایش دما به سبب کاهش سفتی سازه، باعث کاهش افت انتقال صوت می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Study of thermoacoustic behavior of functionally graded ceramic cylindrical shell reinforced with carbon nanotubes in thermal environment

نویسندگان [English]

  • Kamran Daneshjou 1
  • Mohammad Bolhasani 2
  • Ali Tarkashvand 3
  • Majid Bakhtiari 4
1 School of Mechanical Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
2 Satellite technologies .School of advanced technologies. Iran University of Science and Technology
3 Ph.D Student, School of Mechanical Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
4 School of advanced technologies Iran University of Science and Technology
چکیده [English]

In this paper, the thermoacoustic behavior of a functionally graded cylindrical shell reinforced with carbon nanotubes in the presence of a temperature gradient is investigated. The structure is submerged in an external flow and is excited by an oblique sound wave. The shell is made of ceramic material, and the carbon nanotubes are distributed in a graded form in the thickness direction. The effective properties of the constituents are also assumed to be temperature-dependent. Hamilton's principle and third-order shear deformation theory are used to derive the dynamic equations of shell motion. Then, using the interactions of fluid and structure, the acoustic equations of the shell are determined. Finally, the effect of physical and environmental parameters on the sound transmission of the shell is investigated. According to the results, the effect of carbon nanotube distribution on sound transmission is more significant at high frequencies, and increasing the temperature due to reducing the stiffness of the structure decreases the sound transmission loss.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Thermoacoustic behavior
  • Ceramic matrix
  • Carbon nanotubes
  • Temperature gradient
  • third-order shear deformation theory