بررسی عددی استحصال انرژی از پدیده ارتعاشات القایی گردابه در سیلندر دایروی با قطاع‌های متفاوت در اعداد رینولدز پایین

در این پژوهش، اثر هندسی سیلندر دایروی با قطاع های متفاوت روی ارتعاشات القایی گردابه با هدف استحصال انرژی از آن به روش عددی بررسی شده است. با توجه به پدیده ریزش گردابه ای فون کارمن، هنگام عبور جریان از روی اجسام بلاف و در نتیجه ایجاد ارتعاش در جسم، می توان با دریافت این انرژی و تبدیل آن به انرژی مطلوب از این پدیده استفاده نمود. در این پژوهش تمرکز روی یافتن یک هندسه سیلندر با ارتعاشات بیشتر نسبت به سیلندر مبنا (سیلندر دایروی) بوده که برای این منظور سیلندر دایروی با قطاع های مختلف شامل نسبتهای 0/5، 0/6، 0/7، 0/8، 0/9 و 1 در دو جهت قرارگیری پیشانی قوس دار (af) و پیشانی تخت (ff) رو به جریان و در رینولدزهای 100 و 200 مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی ها در دو حوزه ی سیالاتی و ارتعاشی انجام شده و در قسمت سیالاتی با کمک دینامیک سیالات محاسباتی نیروی های آیرودینامیکی وارده به سیلندر محاسبه شده است. در قسمت ارتعاشی، با نوشتن برنامه در نرم افزار میپل، جابه جایی سیلندر و در نهایت توان بالقوه قابل استحصال از سیال محاسبه شده است. نتایج نشان می دهند که در رینولدزهای 100 و 200 به ترتیب سیلندر دایروی با نسبت قطاع 0/5 و 0/6 در جهت قرارگیری ff دارای بیشترین توان دریافتی از سیال است و نسبت به سیلندر دایروی در رینولدزهای 100 و 200 به ترتیب 3/5 و 5/3 برابر افزایش توان را دارا است. همچنین در سیلندر با قطاع یکسان همواره سیلندر با جهت قرارگیری ff توان بیشتری نسبت به سیلندر در جهت af تولید می کند.

Numerical Study of Energy Harvesting of Vortex Induced Vibration Phenomenon of Circular Cylinder with Various Sectors at Low Reynolds Number

In this study, the geometrical effect of circular cylinder with different sectors on energy harvesting of vortex induced vibration is investigated numerically. According to Von Karman vortex shedding phenomenon, the flow passes over a bluff body and as the results create vibration, can use this phenomenon with energy extraction and converting it into desired energy. In this paper, the focus was on discovering a cylinder geometry with more vibration than the base cylinder (circular cylinder); for this purpose, circular cylinder with different sectors, including ratio of 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, and 1 in two direction of arches frontal (AF) incoming flow and flat frontal (FF) incoming flow have been studied at Reynolds numbers of 100 and 200. Investigations have been carried out in the fluid and vibration field. In the fluid field, the aerodynamics forces are obtained on the cylinder with the help of computational fluid dynamics (CFD) and in the vibration field, by writing program in the Maple software, the displacement of the cylinder and, finally, recoverable potential power of the fluid were calculated. The results show that, at Reynolds numbers of 100 and 200, respectively, circular cylinder with and sectors in the placement direction of FF get the maximum extraction power of fluid and compared to the circular cylinder at Reynolds numbers of 100 and 200, respectively, 3.5 and 5.3 more times power harvesting. Also, in the same sectors cylinder, the cylinder with FF placement direction always has more power generation than the cylinder with AF placement direction.