کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
6752667 1430801 2018 17 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Dynamics and optimal control of an electromagnetically actuated cantilever pipe conveying fluid
ترجمه فارسی عنوان
دینامیک و کنترل بهینه سیال انتقال دهنده لوله های کنتاکت الکترومغناطیسی
کلمات کلیدی
ترجمه چکیده
در این مقاله، مسئله استفاده از دستگاه های الکترومغناطیسی نوع حرکتی برای بهبود پایداری دینامیکی هوا انتقال هوا مورد بررسی قرار می گیرد. هنگامی که سرعت جریان به مقدار بحرانی می رسد، موقعیت تعادلی ثابت بی ثبات می شود و ارتعاشات جانبی خود هیجان زده می شود. در مقابل، دستگاه های الکترومغناطیسی نوع ترانسفورماتور در تثبیت منفعل چنین سیستمی و نیز تثبیت فعال سیستم های غیر محافظه کار با نیروی دنباله موثر است. در مقاله حاضر، ما یک جفت دستگاه های حرکتی ساخته شده از یک ورق هدایت می کنیم که به لوله وصل شده است و با آن در میدان مغناطیسی عمود تولید شده توسط الکترومغناطیس کنترل شده حرکت می کند. این حرکت باعث ایجاد جریانهای گردابی در صفحات و نیروی کششی یک شخصیت چسبناک می شود. در این شرایط، ابتدا امکان طراحی یک کنترل ثبات دهنده را در منطقه میدان مغناطیسی که در آن هر راه حل منفعل به حالت ناپایدار یا محافظه کار منتهی می شود، بررسی می کنیم. برای این منظور، یک شرایط عملی را برای توجیه وجود یک کنترل ثبات دهنده برای مجموعه ای از پارامترهای سیستم تعیین می کنیم. بعدها یک مشکل کنترل بهینه را با هدف تثبیت سیستم با میزان مطلوب کاهش انرژی سیستم مطرح می کنیم. این راه حل با استفاده از شبیه سازی های عددی انجام شده در سه منطقه سرعت جریان بررسی می شود: زیر کریستالی پایین، جایی که شتاب کریوولیس از مایع منتقل شده، نیروی مهار غالب را تولید می کند. زیر کریستالی بالا، جایی که اینرسی مایع شروع به تسلط بر پویایی سیستم می کند. و کم بحرانی، که در آن ارتعاش لرزان ناپایدار شروع می شود. اثربخشی کنترل بهینه طراحی شده با مقایسه با راه حل های منفعل مربوطه معتبر است.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مهندسی عمران و سازه
پیش نمایش مقاله
دینامیک و کنترل بهینه سیال انتقال دهنده لوله های کنتاکت الکترومغناطیسی
چکیده انگلیسی
This paper deals with the problem of applying electromagnetic devices of the motional type to improve the dynamic stability of a pipe conveying air. When the flow velocity reaches a critical value, the steady equilibrium position becomes unstable, and self-excited lateral vibrations arise. In contrast, electromagnetic devices of the transformer type have been demonstrated to be highly effective in the passive stabilization of such a system, as well as the active stabilization of similar non-conservative systems with a follower force. In the present paper, we apply a pair of motional devices made of a conducting plate which is attached to the pipe and moves together with it within the perpendicular magnetic field generated by the controlled electromagnets. This motion generates eddy currents in the plates and a drag force of a viscous character. In this setting, we first investigate the possibility of designing a stabilizing control within the region of the magnetic field where every passive solution results in an unstable or conservative state. For that purpose, we determine a practical condition justifying the existence of a stabilizing control for a given set of system parameters. Later we pose and solve an optimal control problem aiming at stabilizing the system with the optimal rate of decrease of the system's energy. The solution is examined by means of numerical simulations performed within the three regions of the flow velocity: low subcritical, where the Coriolis acceleration of the conveyed fluid generates the predominate damping force; high subcritical, where the inertia of the fluid begins to dominate the dynamics of the system; and low supercritical, where unstable flutter vibrations start to arise. The effectiveness of the designed optimal controller is validated by comparisons with the corresponding passive solutions.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Journal of Sound and Vibration - Volume 432, 13 October 2018, Pages 420-436
نویسندگان
, , ,