کاهش ارتعاشات ناشی از جدایش گردابه‌های یک استوانه دایره‌ای دو درجه آزادی بر مبنای نوسانات چرخشی

در این مقاله یک استراتژی کنترلی فعال بر مبنای نوسانات چرخشی اجباری به منظور کاهش ارتعاشات ناشی از جریان بر روی یک استوانه دایره ای دو درجه آزادی که آزادانه در جهات طولی و عرضی حرکت می کند، در نظر گرفته شده است. معادلات حاکم بر میدان جریان، معادلات ناویر استوکس تراکم ناپذیر دو بعدی می باشد که به روش حجم محدود گسسته سازی شده است. نسبت فرکانسی f rot/f n، و نرخ چرخش α، دو پارامتر مهم در نوسانات چرخشی استوانه بوده که می بایست بگونه ای تنظیم شوند که فرکانس جدایش گردابه ها بر روی فرکانس نوسانات چرخشی اجباری قفل شده و در نتیجه آن، دامنه ارتعاشات عرضی و طولی استوانه کاهش پیدا کند. بر اساس شبیه سازی های جامع انجام گرفته در این مقاله، سه سیستم کنترل فعال حلقه باز منتخب برای سرعت های کاهش یافته واقع در ناحیه قفل شدگی فرکانسی با پارامترهای ورودی (برای α=1,1/1:v r=5: f rot/f n )، (برای α=1,1/3:v r=6: f rot/f n )، و (برای α=1,1/5:v r=7: f rot/f n )، به منظور کاهش موثر دامنه ارتعاشات استوانه انتخاب شده اند. این سیستم ها توانسته اند بیشینه دامنه پاسخ عرضی استوانه را به ترتیب به میزان 88، 92 و 92 درصد نسبت به حالت کنترل نشده کاهش دهند در حالیکه این مقادیر برای دامنه پاسخ طولی استوانه به ترتیب برابر با 93، 90 و 82 درصد می باشند.

Vortexinduced vibration annihilation of twodegreeoffreedom circular cylinder by rotational oscillations

In this paper, an active control strategy based on the cylinder forced rotary oscillation is considered to reduce the flowinduced vibration of an elastically mounted twodegreeoffreedom circular cylinder free to vibrate in both transverse and inline directions. The fluid flow governing equations are twodimensional incompressible NavierStokes model which discretized by means of the finite volume method. The frequency ratio〖 f〗_rot/f_n, and rotation rate α, are two important adjustable parameters which must be selected in such a way that the vortex shedding frequency locked on associated rotational forcing frequency, and the cylinder transverse and inline vibrations will be suppressed accordingly. Based on comprehensive simulations accomplished in this paper, three different active openloop control systems is selected in order to effectively reduce the cylinder vibrations for reduced velocities in synchronization region with the following input parameters: (for V_r=5: α=1,f_rot/f_n=1.1), (for V_r=6: α=1,f_rot/f_n=1.3), and (for V_r=7: α=1,f_rot/f_n=1.5). These three control systems are found to decrease the maximum transverse cylinder vibration amplitudes by 88%, 92%, and 92% while the corresponding inline vibration amplitudes decrease by 93%, 90%, and 82%, respectively.