Innovative coupled fluid–structure interaction model for carbon nano-tubes conveying fluid by considering the size effects of nano-flow and nano-structure

توضیحات

ABSTRACT

In this article, we reappraise the well-known equation of motion for a pipe conveying viscous fluid. We utilize  prominent principles of fluid mechanics such as Navier–Stokes’ equation as well as several benchmark  references in the field of fluid–structure interaction (FSI) to reveal that the viscosity of the fluid flow should not appear explicitly in the equation of motion of pipe conveying fluid. Based on this result, we could develop an innovative model for one dimensional coupled vibrations of carbon nano-tubes (CNTs) conveying fluid using slip velocity of the fluid flow on the CNT walls as well as utilizing size-dependent continuum theories to consider the size effects of nano-flow and nano-structure. Therefore, this innovative coupled FSI equation  suggests that CNTs conveying nano-flow remain stable for higher velocities. In the other words, the critical average velocity of the fluid flow at which the divergence instability occurs, should be greater in comparison with the critical velocity predicted by the models used plug flow and classical continuum theories.

INTRODUCTION

Carbon nano-tubes (CNTs) are becoming the most promising material for nano-electronics, nano-devices  and nano-composites because of their enormous application such as nano-pipettes, actuators, reactors, fluid filtration devices, biomimetic selective transport of ions, targeted drug delivery devices, scanning molecule microscopy, and scanning ion conductance microscopy . In this regard, a remarkable number of studies have been accomplished to disclose the vibrational behavior of such nano-structures conveying fluid. Tuzun et al. , Amabili et al. , Yoon et al. , Natsuki et al. , Wang et al., Xia et al.  and Wang and Qiao made important contributions in this practical area. In this research, we would undertake a reevaluation for computational modeling of carbon nano-tubes conveying viscous fluid with some fresh insights as well as we try to develop an innovative one dimensional (1D) coupled fluid–structure interaction (FSI) equation by considering slip  condition on the nano-tube wall. Khosravian and Rafii Tabar  studied the flow of viscous fluid through a carbon nano-tube and established a new equation of motion of pipe conveying fluid by considering the  viscosity effect. 

چکیده

در این مقاله ما معادله شناخته شده حرکت را برای انتقال لوله مایع چسبناک ارزیابی می کنیم. ما از اصول برجسته مکانیک سیال مانند معادله ناویه-استوکس و همچنین چندین معیار مرجع در زمینه تعامل ساختار مایع (FSI) استفاده می کنیم تا نشان دهیم که ویسکوزیته جریان سیال نباید به صورت صریح در معادله حرکت ظاهر شود انتقال مایع لوله بر اساس این نتیجه، ما می توانیم یک مدل نوآورانه برای ارتعاشات یک بعدی دوبعدی نانولوله های کربنی (CNT) که مایع انتقال را با استفاده از سرعت لغزش جریان سیال روی دیوارهای CNT و همچنین استفاده از نظریه های پیوسته وابسته به اندازه به منظور اندازه گیری اثرات nano-flow و nano-structure. بنابراین، این معادله FSI همراه با نوآورانه نشان می دهد که CNTs انتقال نانو جریان برای سرعت های بالاتر ثابت است. به عبارت دیگر، سرعت متوسط ​​بحرانی جریان سیال که در آن بی ثباتی واگرایی اتفاق می افتد، باید در مقایسه با سرعت بحرانی پیش بینی شده توسط مدل های جریان پلاگین و نظریه های پیوسته کلاسیک باشد.

مقدمه

نانولوله های کربنی (CNTs) به دلیل کاربرد فراوان آنها مانند نانو پ pipettes، actuators، راکتورها، دستگاه های فیلتراسیون مایع، انتقال مواد انتخابی biomimetic از یون ها، مواد نانوساختار، نانو و نانو کامپوزیت ها امیدوار کننده ترین مواد برای نانو الکترونیک هستند. دستگاه های تحویل مواد هدفمند، میکروسکوپ مولکولی اسکن، و میکروسکوپ الکترونی ردیابی یون اسکن می شود. در این راستا، تعداد قابل توجهی از مطالعات انجام شده برای افشای رفتار ارتعاشی مایع انتقال نانو ساختار انجام شده است. توسان و همکاران ، Amabili و همکاران. یون و همکاران ، Natsuki و همکاران. ، وانگ و همکاران، Xia و همکاران. و وانگ و کیوئو مشارکت های مهمی را در این منطقه عملی انجام دادند. در این تحقیق، یک بررسی مجدد برای مدل سازی محاسباتی نانو لوله های کربنی برای انتقال مایع چسبناک با برخی از بینش های تازه انجام خواهیم داد و ما سعی می کنیم معادله ی مشتق شده ساختار مایع ساختار یک بعدی (1D) را با استفاده از معادله لغزشی شرایط بر روی دیواره نانو لوله. خسرویان و رفیعی طارب جریان سیالات غلیظ را از طریق یک نانو لوله کربن مورد بررسی قرار دادند و معادله ی جدیدی از انتقال سیال انتقال لوله را با در نظر گرفتن اثر ویسکوزیته ایجاد کردند.

Year: 2013

Publisher : ELSEVIER

By : Mehran Mirramezani , Hamid Reza Mirdamadi , Mostafa Ghayour

File Information: English Language/ 11 Page / size: 1.04 KB

Only site members can download free of charge after registering and adding to the cart

Download tutorial

سال : 1392

ناشر : ELSEVIER

کاری از : مهران میرعمتی، حمید رضا میردامادی، مصطفی قیور

اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 11 صفحه / حجم : KB 1.04

فقط اعضای سایت پس از ثبت نام و اضافه کردن به سبد خرید می توانند دانلود رایگان کنند.خوشحال می شویم به ما پبیوندید

آموزش دانلود