عنوان مقاله :
كنترل جريان آشفته اطراف سيلندر با استفاده از تركيب صفحه و سيلندر كنترلي
عنوان به زبان ديگر :
PASSIVE CONTROL OF TURBULENT FLOW AROUND A CYLINDER USING COMBINATION OF SPLITTER PLATE AND CONTROL CYLINDER
پديد آورندگان :
عرفانيان، احمدرضا دانشگاه صنعتي اميركبير - دانشكده ي مهندسي هوافضا , جهانگيريان، عليرضا دانشگاه صنعتي اميركبير - دانشكده ي مهندسي هوافضا
كليدواژه :
جريان مغشوش , جريان اطراف سيلندر , كنترل غيرفعال , ريزش گردابه , صفحه‌ي جداكننده , سيلندر كنترلي
چكيده فارسي :
در اين مقاله جريان آشفته اطراف يك سيلندر با استفاده از يك پيكربندي كنترلي جديد شامل صفحه جداكننده در پايين‌دست جريان و سيلندر كنترلي در بالادست جريان به‌صورت عددي شبيه‌سازي شده است. عدد رينولدز جريان برابر 13100 در نظر گرفته شد كه شامل ريزش گردابه‌هاي نامتقارن اطراف سيلندر است. نهايتاً پارامترهايي نظير ضرايب پسا، برآ و توزيع ضريب فشار روي سطح مورد بررسي قرار گرفته است. مدل آشفتگي Kω−sst به‌منظور
محاسبه‌ي ترم‌هاي تنش رينولدز به كار گرفته شد. براي ارزيابي كارايي اين پيكربندي در كاهش نيروهاي نوساني وارد بر سيلندر، ابتدا يك صفحه به طول L در پايين‌دست جريان به سيلندر اصلي متصل و طول آن تغيير داده شد تا طول بهينه‌ي صفحه براي كنترل جريان به دست آيد. نتايج نشان داد كه اضافه شدن صفحه‌ي كنترلي، تأثير قابل توجهي بر ساختار جريان دارد و دامنه‌ي نوسانات ضريب برآ و مقدار متوسط ضريب پساي سيلندر را به مقدار قابل توجهي كاهش مي‌دهد. در قسمت دوم يك سيلندر كنترلي با قطري كم‌تر از قطر سيلندر اصلي در بالادست
آن قرار گرفت و فاصله‌ي آن تا سيلندر اصلي تغيير داده شد. مشخص شد كه سيلندر كنترلي در بعضي از فواصل تأثير مثبت چنداني بر دامنه‌ي نوسانات ضريب برآي سيستم ندارد در حالي كه در همه‌ي فواصل بررسي شده، سيلندر كنترلي ضريب پساي سيستم را كاهش مي‌دهد. در ادامه سيلندر به همراه تركيب همزمان سيلندر كنترلي و صفحه‌ي جداكننده در پيكربندي‌هاي
بهينه‌ي به دست آمده مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه اين پيكربندي باعث كاهش قابل توجه ضرايب برآ و پساي كل سيستم شده و كارآيي آن خصوصاً در كاهش ضريب پسا از هركدام از حالت‌هاي سيلندر كنترلي و صفحه‌ي جداكننده به تنهايي، به مراتب بهتر است.
چكيده لاتين :
The turbulent flow around a circular cylinder at the Reynolds number of 13100
is controlled using the combination of downstream splitter plate and upstream control cylinder as a new configuration. For this purpose, first a splitter plate with the length of L is attached to the downstream base of the cylinder and its length is varied to yield the optimum plate length in which the forces are minimum. The Reynolds averaged Navier Stokes equations is solved by a finite volume method together with a K-w SST turbulence model. Results show that the presence of the splitter plate has great impact on the flow characteristics and reduces the time average of the drag coefficient and amplitude of the lift coefficient oscillations. At L/D=1 the drag and lift coefficients of the system is reduced about 48% and 97% respectively. In the next part, a control cylinder with the smaller diameter than the main cylinder is placed at the upstream and the center to center ratio is varied. Results show that the control cylinder reduces the system drag coefficient in all the investigated distances while reduces the lift coefficient just in some bigger distances. At C/D=4 the drag and lift coefficients of the system is reduced about 35% and 11% respectively. In the last part, the simultaneous combination of upstream control cylinder and downstream splitter plate in their optimum configurations is used. Results show that this configuration significantly reduces the drag and lift coefficients of the system compared to the main cylinder. Furthermore, the performance of the new configuration in reducing the drag force is better than those of each of the splitter plate and control cylinder alone. At the condition with C/D=4 and L/D=1 the drag and lift coefficients of the system are reduced about 57% and 63% respectively compared with those of the main cylinder.
عنوان نشريه :
مهندسي مكانيك شريف
