การหาพารามิเตอร์ของระบบระดับความเสรีขั้นเดียวไม่เชิงเส้นที่ถูกเหนี่ยวนำให้เกิดการสั่นสะเทือนด้วยกระแสหมุนวนของกระแสลม
คำสำคัญ:
Vibrations, Vortex Shedding, Natural Frequency, Volterra Seriesบทคัดย่อ
งานวิจัยนี้นำเสนอวิธีการหาพารามิเตอร์ไม่เชิงเส้นของโครงสร้างที่เกิดการสั่นสะเทือนเนื่องจากถูกเหนี่ยวนำด้วยกระแสหมุนวนของกระแสลมที่พัดผ่านและแสดงให้เห็นถึงความแตกต่างของความถี่ธรรมชาติของระบบที่ใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์แบบเชิงเส้นและระบบที่ใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ไม่เชิงเส้น ในงานวิจัยนี้ได้เลือกใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของสแกนแลน ซึ่งเป็นแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ไม่เชิงเส้นซึ่งให้ผลลัพธ์ที่ดีกว่าแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เชิงเส้น ส่วนการหาพารามิเตอร์ไม่เชิงเส้นของระบบได้นำอนุกรมของวอลเตอร์รามาประยุกต์ใช้ โดยใช้เป็นแนวทางในการออกแบบเพื่อให้ได้ความถี่ธรรมชาติที่เหมาะสมตามต้องการ ผลการคำนวณตามตัวอย่างบางส่วนของสแกนแลน พบว่าการหาพารามิเตอร์ด้วยวิธีของแสกนแลน ได้ผลการคำนวณที่ถูกต้อง ส่วนพารามิเตอร์ของความแข็งตึงของอากาศที่ปรับปรุงเพิ่มเข้ามาสามารถหาได้ด้วยวิธีหาค่าความถี่ธรรมชาติแบบหน่วงโดยการประยุกต์ใช้อนุกรมของวอลเตอร์รา พบว่าผลการคำนวณ
มีค่าถูกต้องเช่นกัน จากค่าพารามิเตอร์สมมติที่ใช้ในการคำนวณพบว่าความถี่ธรรมชาติของระบบที่ใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์เชิงเส้นมีค่า 84.01 rad/sec เมื่อเทียบกับความถี่ธรรมชาติของระบบที่ใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ไม่เชิงเส้นมีค่า 85.18 rad/sec ซึ่งมีความแตกต่างกัน 1.37% ความแตกต่างที่เกิดขึ้นจากแบบจำลองไม่เชิงเส้นได้รวมเอาค่าความแข็งตึงของอากาศขณะที่โครงสร้างเกิดการสั่นสะเทือนเข้าไปด้วย จึงทำให้ความถี่ธรรมชาติของระบบไม่เชิงเส้นมีค่ามากกว่าค่าความถี่ของระบบเชิงเส้นที่มีแต่ค่าความแข็งตึงของโครงสร้างเพียงอย่างเดียว จากหลักการนี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายของโครงสร้างที่เกิดการสั่นสะเทือนที่ความถี่ธรรมชาติ เมื่อเกิดการสั่นสะเทือนที่เกิดจากลม หรือนำการสั่นสะเทือนไปใช้ให้เป็นประโยชน์ เช่น การผลิตไฟฟ้าจากกังหันลมแบบไร้ใบพัดเพื่อกำหนดความถี่ของกรแสไฟฟ้าที่แม่นยำ เป็นต้น
เอกสารอ้างอิง
White FM. Viscous fluid flow. 2nd ed. New York: McGraw-Hill Book; 1991.
Scanlan RH. State-of-the-art methods for calculating flutter, vortex-induced, and buffeting response of bridge structures. Final report. Washington, DC: Federal Highway Administration, Offices of Research & Development Structures and Applied Mechanics Division; 1981. Report No. FHWA/RD-80/50.
Traivivatana S, Boonmarlert P, Theeraek P, Phongthanapanich S, Dechaumphai P. Combined adaptive meshing technique and characteristic-based split algorithm for viscous incompressible flow analysis. Applied Mathematics Mechanics 2007;28(9): 1163-72.
Manshadi MD, Ghassemi M, Mousavi SM, Mosavi AH, Kovacs L. Predicting the parameters of vortex bladeless wind turbine using deep learning method of long short-term memory. Energies 2021;14(16):4867. doi: 10.3390/en14164867.
Steffen F. Wind-induced vibration in high-rise buildings [master’s dissertation]. Lund: Lund University; 2016.
Chaiyapinunt S. Fluid mechanics. 3th ed. Bangkok: Chulalongkorn University Press; 2014. (In Thai)
Adeyanju AA, Boucher D. Theoretical analysis of the bladeless wind turbine performance. Journal of Scientific Research & Reports 2020;26(10):93-106.
Chapra SC, Canale RP. Numerical methods for engineering. 7th ed. New York: McGraw-Hill Book; 2015.
ดาวน์โหลด
เผยแพร่แล้ว
ฉบับ
ประเภทบทความ
สัญญาอนุญาต
ลิขสิทธิ์ (c) 2025 มหาวิทยาลัยเกษมบัณฑิต
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
ลิขสิทธิ์
บทความที่ได้รับการตีพิมพ์ในวิศวกรรมสารเกษมบัณฑิต ถือเป็นกรรมสิทธิ์ของมหาวิทยาลัยเกษมบัณฑิต ห้ามนำข้อความทั้งหมดไปตีพิมพ์ซ้ำ ยกเว้นได้รับอนุญาตจากมหาวิทยาลัยเกษมบัณฑิตแล้ว
ความรับผิดชอบ
หากบทความที่ได้รับการตีพิมพ์นั้นเป็นบทความที่ละเมิดลิขสิทธิ์ของผู้อื่นหรือมีความไม่ถูกต้องในเนื้อหาของบทความ ผู้เขียนบทความนั้นต้องเป็นผู้รับผิดชอบ
