مکانیک هوافضا (Sep 2023)
مدل‌سازی رفتار نوسانی نانو پیازهای کربنی داخل نانولوله‌های کربنی تک‌جداره بر اساس روش تقریب پیوسته
Abstract
در این مقاله، رفتار نوسانی نانو پیازهای کربنی داخل نانولوله‌های کربنی تک جداره موردمطالعه قرارگرفته است. بدین منظور، با استفاده از تئوری تقریب پیوسته و تابع پتانسیل لنارد- جونز، روابطی تحلیلی برای محاسبه نیروی بین‌مولکولی واندروالسی و انرژی پتانسیل سیستم ارائه‌شده است. با استفاده از قانون دوم نیوتن و با صرف‌نظر از اثرات اصطکاک، معادله حرکت به‌صورت عددی حل‌شده و پاسخ‌های زمانی مکان و سرعت نوسانگر محاسبه‌شده است. همچنین، به‌منظور محاسبه فرکانس نوسانات سیستم، یک رابطه نیمه‌تحلیلی بر اساس اصل پایستاری انرژی مکانیکی به‌دست‌آمده است. رابطه ارائه‌شده برای فرکانس هم به پارامترهای هندسی و هم به شرایط اولیه حرکت وابسته می‌باشد. با استفاده از این رابطه، مطالعه جامعی بر روی رفتار نوسانی نانو پیازهای کربنی داخل نانولوله‌های کربنی تک‌جداره با تغییر پارامترهای سیستم انجام‌گرفته است. نتایج عددی نشان می‌دهد که فرکانس تولیدشده توسط این نوع از نانو نوسانگرها در مقیاس گیگاهرتز است. همچنین، مشاهده‌شده است که سرعت فرار و فرکانس ماکزیمم نوسانگر با افزایش تعداد لایه‌های نانو پیاز کربنی کاهش می‌یابند.
