|
|
|
|
کنترل جریان آشفته اطراف سیلندر با استفاده از ترکیب صفحه و سیلندر کنترلی
|
|
|
|
|
|
|
|
نویسنده
|
عرفانیان احمدرضا ,جهانگیریان علیرضا
|
|
منبع
|
مهندسي مكانيك شريف - 1399 - دوره : 36-3 - شماره : 1 - صفحه:3 -10
|
|
چکیده
|
در این مقاله جریان آشفته اطراف یک سیلندر با استفاده از یک پیکربندی کنترلی جدید شامل صفحه جداکننده در پایین‌دست جریان و سیلندر کنترلی در بالادست جریان به‌صورت عددی شبیه‌سازی شده است. عدد رینولدز جریان برابر 13100 در نظر گرفته شد که شامل ریزش گردابه‌های نامتقارن اطراف سیلندر است. نهایتاً پارامترهایی نظیر ضرایب پسا، برآ و توزیع ضریب فشار روی سطح مورد بررسی قرار گرفته است. مدل آشفتگی k omegasst به‌منظور محاسبه‌ی ترم‌های تنش رینولدز به کار گرفته شد. برای ارزیابی کارایی این پیکربندی در کاهش نیروهای نوسانی وارد بر سیلندر، ابتدا یک صفحه به طول l در پایین‌دست جریان به سیلندر اصلی متصل و طول آن تغییر داده شد تا طول بهینه‌ی صفحه برای کنترل جریان به دست آید. نتایج نشان داد که اضافه شدن صفحه‌ی کنترلی، تاثیر قابل توجهی بر ساختار جریان دارد و دامنه‌ی نوسانات ضریب برآ و مقدار متوسط ضریب پسای سیلندر را به مقدار قابل توجهی کاهش می‌دهد. در قسمت دوم یک سیلندر کنترلی با قطری کم‌تر از قطر سیلندر اصلی در بالادستآن قرار گرفت و فاصله‌ی آن تا سیلندر اصلی تغییر داده شد. مشخص شد که سیلندر کنترلی در بعضی از فواصل تاثیر مثبت چندانی بر دامنه‌ی نوسانات ضریب برآی سیستم ندارد در حالی که در همه‌ی فواصل بررسی شده، سیلندر کنترلی ضریب پسای سیستم را کاهش می‌دهد. در ادامه سیلندر به همراه ترکیب همزمان سیلندر کنترلی و صفحه‌ی جداکننده در پیکربندی‌هایبهینه‌ی به دست آمده مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که این پیکربندی باعث کاهش قابل توجه ضرایب برآ و پسای کل سیستم شده و کارآیی آن خصوصاً در کاهش ضریب پسا از هرکدام از حالت‌های سیلندر کنترلی و صفحه‌ی جداکننده به تنهایی، به مراتب بهتر است.
|
|
کلیدواژه
|
جریان مغشوش، جریان اطراف سیلندر، کنترل غیرفعال، ریزش گردابه، صفحه‌ی جداکننده، سیلندر کنترلی
|
|
آدرس
|
دانشگاه صنعتی امیرکبیر, دانشکده ی مهندسی هوافضا, ایران, دانشگاه صنعتی امیرکبیر, دانشکده ی مهندسی هوافضا, ایران
|
|
پست الکترونیکی
|
ajahan@aut.ac.ir
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
PASSIVE CONTROL OF TURBULENT FLOW AROUND A CYLINDER USING COMBINATION OF SPLITTER PLATE AND CONTROL CYLINDER
|
|
|
|
|
Authors
|
Erfanian S.A. ,Jahangirian A.R.
|
|
Abstract
|
The turbulent flow around a circular cylinder at the Reynolds number of 13100 is controlled using the combination of downstream splitter plate and upstream control cylinder as a new configuration. For this purpose, first a splitter plate with the length of L is attached to the downstream base of the cylinder and its length is varied to yield the optimum plate length in which the forces are minimum. The Reynolds averaged Navier Stokes equations is solved by a finite volume method together with a Kw SST turbulence model. Results show that the presence of the splitter plate has great impact on the flow characteristics and reduces the time average of the drag coefficient and amplitude of the lift coefficient oscillations. At L/D=1 the drag and lift coefficients of the system is reduced about 48% and 97% respectively. In the next part, a control cylinder with the smaller diameter than the main cylinder is placed at the upstream and the center to center ratio is varied. Results show that the control cylinder reduces the system drag coefficient in all the investigated distances while reduces the lift coefficient just in some bigger distances. At C/D=4 the drag and lift coefficients of the system is reduced about 35% and 11% respectively. In the last part, the simultaneous combination of upstream control cylinder and downstream splitter plate in their optimum configurations is used. Results show that this configuration significantly reduces the drag and lift coefficients of the system compared to the main cylinder. Furthermore, the performance of the new configuration in reducing the drag force is better than those of each of the splitter plate and control cylinder alone. At the condition with C/D=4 and L/D=1 the drag and lift coefficients of the system are reduced about 57% and 63% respectively compared with those of the main cylinder.
|
|
Keywords
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|