بررسی عددی اثرات تغییر فرکانس و دامنه بر جریان حول یک باله نوسانگر به وسیله یک روش مرز غرق شده بهبود یافته

در این مقاله به بررسی عددی تغییر فرکانس و دامنه نوسان بر جریان حول باله در حرکت نوسان پیچشی پرداخته شده است. یک روش حل عددی برای بررسی این جریان ارایه شده که می‌توان آن را شکل بهبود یافته خانواده ای از روش های مرز غرق شده موسوم به روش های نیرو مستقیم تلقی نمود. در این روش پیشنهاد شده است که از تقریب مرتبه اول زمانی به جای حل دستگاه معادلات، برای محاسبه نیرو در نقاط لاگرانژی استفاده شود. روش های مرز غرق شده به دلیل استفاده از یک شبکه کارتزینی ثابت، در مسایل با مرز متحرک بسیار کارآمد می-باشند. برای اعتبارسنجی روش پیشنهادی، از داده های معتبر مربوط به جریان حول استوانه های ثابت و نوسانی استفاده شده است. در این پژوهش علاوه بر کانتورهای ورتسیته و نمودار های ضرایب برآ و پسا، نحوه توزیع انرژی جنبشی منتقله به میدان جریان و تغییرات آن به واسطه تغییر دامنه و فرکانس حرکت باله نیز ارایه شده است. نتایج حاصل شده از این تحقیق نشان می دهد که با افزایش دامنه نوسان به بالاتر از 77/1 در یک عدد استروهال ثابت،22 /0 الگوی ایجاد گردابه‌های دنباله باله به هم خورده و در دامنه نوسان،80/2 جریان عملا ماهیت آشوبناک به خود می گیرد. علاوه بر این در دامنه نوسان ثابت71/0 با افزایش عدد استروهال به بالاتر از،3/0 نظم ایجاد گردابه‌ها به هم خورده و درعدد استروهال 4/0 رفتار غیر متقارن گردابه ها قابل مشاهده است. کانتورهای انرژی جنبشی نشان می دهند که در عدد استروهال کوچک، 1/0، هرچند باله بر میدان جریان کار انجام می دهد ولی افزایش تلفات ناشی از بزرگ شدن ناحیه جدایش، باعث می‌شود که ممنتم و انرژی جنبشی در پشت باله کم شده و نیروی پسا افزایش یابد. از طرف دیگر، افزایش دامنه و فرکانس نوسان، منجر به افزایش انرژی جنبشی و ممنتم در پشت باله و کاهش نیروی پسا می‌شود.