شبیه‌سازی دو بعدی جریان آرام حول چهار سیلندر استوانه‌ای دو درجه آزادی در چیدمان مستطیلی با استفاده از روش گردابه‌تصادفی- المان‌مرزی

ارتعاش القاشده توسط جریان از عوامل موثر تخریب مکانیکی سازه‌هایی است که در معرض جریان سیال قرار دارند. در این مطالعه با روش گردابه ‌تصادفی-المان‌مرزی، جریان آرام(رینولدز200) دوبعدی، حول چهار سیلندر استوانه ای یک و دو درجه آزادی در چیدمان مستطیلی، شبیه سازی و ضرایب نیروهای هیدرودینامیکی، خطوط جریان و جابجایی سیلندرها رسم شده است. میدان چرخشی به تعدادی گردابه عددی منفصل و تغییرات آن در هر گام زمانی، با تعقیب گردابه ها در دیدگاه لاگرانژی، تحت اثر دو مکانیزم جابجایی و نفوذ، همچنین ارضای شرط مرزی سرعت صفر روی جدار هندسه، با خلق گردابه ی صفحه ای صورت می گیرد. سیلندر متحرک با سیستم جرم، فنر و دمپر مدل‌سازی شده است. نتایج نشان داد تغییرات متوسط ضریب پسای سیلندر یک و دو درجه آزادی نسبت به سیلندر ساکن به ترتیب 0/84 و 0/97 برابر می باشد. دامنه ی ارتعاش سیلندرهای عقبی از سیلندرهای جلویی کمتر بود. دامنه ی عرضی نوسان، سه برابر دامنه طولی مشاهده شد. بیشینه دامنه ی عرضی ارتعاش سیلندرهای یک درجه آزادی 1/51 برابر سیلندرهای دو درجه آزادی بدست آمد. مقایسه حل جریان حول تک سیلندر با بکارگیری روش المان مرزی(و عدم احتیاج به نگاشت همدیس یا درنظر گرفتن تصاویر گردابه ها) با نرم افزار انسیس‌فلوئنت % 25 کاهش زمانی و % 2/3 افزایش دقت محاسبات را نشان داد.

two-dimensional simulation of laminar flow around four two-degree-of-freedom cylindrical cylinders in a rectangular arrangement using random vortex-boundary element method

flow-induced vibration is the effective factor in mechanical destruction of structures that are exposed to fluid flow. in this study, random vortex- boundary element methods (rvm-bem), is used to simulate two-dimensional laminar fluid flow around four one/two-degrees-of-freedom cylindrical cylinders in a rectangular arrangemen. hydrodynamic force coefficients, streamlines and cylinder displacements were plotted. the vorticity distribution is separated into blob-vortexes and its changes are studied by tracking these vortexes in the lagrangian approach by considering two mechanisms of convection and diffusion in each time step. satisfying no-slip boundary condition, vortex sheets were created on boundary. the cylinder vibrations were modeled as a system of mass, spring, and damper. the results showed that for 1 and 2dof compared to the stationary cylinder, the average drag coefficient changes are 0.84 and 0.97, respectively. the rear cylinders vibrations amplitude were less than in the front cylinders. the y-amplitude was three times larger than x-amplitude. the maximum x-amplitude vibration of 1dof cylinders was 1.51 times larger than 2dof ones. solving flow over 2dof single cylinder by bem(no need for homodis mapping or considering the vortexe images) with a similar solution in ansys-fluent software, showed 25% reduction in runtime and 2.3% increase in calculations accuracy.