Akademik Veri Yönetim Sistemi
Mühendislikte Yeni Trendler ve Sınırlar, Asist. Prof. Dr. Umut ÖZKAYA,Prof. Dr. Fatih HATİPOĞLU, Editör, All Sciences Academy, Konya, ss.267-280, 2024
Akışkanlar borularla bir yerden başka bir yere taşınırlar. Bu sırada boruda farklı sebeplerle çeşitli titreşimler meydana gelir. Eğer boru genliği giderek artan bir titreşim hareketine maruz kalırsa üzerinde çatlaklar, kalıcı şekil değişiklikleri, kırılmalar veya bağlantı noktalarında ayrılmalar görülebilir. Boru titreşiminin incelenmesi insan sağlığının korunmasının yanı sıra mühendislikte sistemlerin çalışma ömrünün artması ve işletme maliyetlerinin düşürülmesi için gerekli bir konudur. Bu nedenle bu konu çeşitli araştırmacılar tarafından araştırılmaktadır.
Boru titreşimi incelenirken çeşitli yüzey kabuk teorilerinden yararlanılarak hareket denklemi oluşturur ve çoğu zaman sayısal yöntemlerle çözülür. İncelenen problemdeki sınır şartlarının değişmesi hesaplamaların yenilenmesini gerekir.
Bu çalışmada iki ucundan basit mesnetlenmiş bir borunun akış kaynaklı titreşim hareketi göz önüne alınmıştır. Uzunluğu 𝐿 olan bu boru içerisinden 𝑈 hızına sahip olan akışkan kesintisiz olarak geçmektedir. İncelemede akış sırasında meydana gelebilecek dalgalanmalar ihmal edilmiş ve ortalama akış dikkate alınmıştır.
Borunun hareketini tanımlayan diferansiyel denklemdeki yer değiştirme fonksiyonu zamana ve konuma bağlı olarak verilmiştir. Bu fonksiyonda yer alan 𝜔 (özdeğer) eğer bir reel sayı ise boru belirli bir genlikle titreşir. 𝜔 karmaşık bir sayı ve sanal kısmı pozitifse boru zamanla sönümlenen, eğer negatifse genliği aratan bir titreşim hareketi yapar. Bu son durumda artan genlik boruya zarar verir. Bu yüzden özdeğerin sanal kısmı incelenerek boru için emniyetli bir akış hızı tanımlanabilir. Bu çırpınma (flutter) hızı olarak adlandırılır. Boru flutter hızının altındaki hızlardaki akışkanları taşıyorken zarar görmez. Elde edilen grafikler, tanımlanan boyutsal olmayan katsayılar 𝛼 ve 𝛽'nın artmasıyla çırpınma hızının arttığını göstermektedir.