پديد آورندگان :
رفعتي زركك، مهدي دانشگاه خيام مشهد - دانشكده مهندسي - گروه مهندسي مكانيك , براتي، ابراهيم دانشگاه خيام مشهد - دانشكده مهندسي - گروه مهندسي مكانيك , ابوالفضلي اصفهاني، جواد دانشگاه فردوسي مشهد - دانشكده مهندسي - گروه مهندسي مكانيك
كليدواژه :
ارتعاشات القايي گردابه , استحصال انرژي , ريزش گردابه , سيلندر دايروي قطاع دار
چكيده فارسي :
در اين پژوهش، اثر هندسي سيلندر دايروي با قطاع هاي متفاوت روي ارتعاشات القايي گردابه با هدف استحصال انرژي از آن به روش عددي بررسي شده است. با توجه به پديده ريزش گردابه اي فون كارمن، هنگام عبور جريان از روي اجسام بلاف و در نتيجه ايجاد ارتعاش در جسم، مي توان با دريافت اين انرژي و تبديل آن به انرژي مطلوب از اين پديده استفاده نمود. در اين پژوهش تمركز روي يافتن يك هندسه سيلندر با ارتعاشات بيشتر نسبت به سيلندر مبنا (سيلندر دايروي) بوده كه براي اين منظور سيلندر دايروي با قطاع هاي مختلف شامل نسبتهاي 0/5، 0/6، 0/7، 0/8، 0/9 و 1 در دو جهت قرارگيري پيشاني قوس دار (AF) و پيشاني تخت (FF) رو به جريان و در رينولدزهاي 100 و 200 مورد بررسي قرار گرفته است. بررسي ها در دو حوزه ي سيالاتي و ارتعاشي انجام شده و در قسمت سيالاتي با كمك ديناميك سيالات محاسباتي نيروي هاي آيروديناميكي وارده به سيلندر محاسبه شده است. در قسمت ارتعاشي، با نوشتن برنامه در نرم افزار ميپل، جابه جايي سيلندر و در نهايت توان بالقوه قابل استحصال از سيال محاسبه شده است. نتايج نشان مي دهند كه در رينولدزهاي 100 و 200 به ترتيب سيلندر دايروي با نسبت قطاع 0/5 و 0/6 در جهت قرارگيري FF داراي بيشترين توان دريافتي از سيال است و نسبت به سيلندر دايروي در رينولدزهاي 100 و 200 به ترتيب 3/5 و 5/3 برابر افزايش توان را دارا است. همچنين در سيلندر با قطاع يكسان همواره سيلندر با جهت قرارگيري FF توان بيشتري نسبت به سيلندر در جهت AF توليد مي كند.
چكيده لاتين :
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 L⁄D 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 L⁄D=0.5 and L⁄D=0.6 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.
