بررسي اثر تغيير ارتفاع كانالِ ايزوترمال بر رفتار ارتعاشي و حرارتي سيلندر قرار گرفته بر روي بستر الاستيك تحت تأثير جريان جت يكطرفه و دوطرفه

Investigating the Effect of Isothermal Channel Height on the Vibrational and Thermal Behavior of Elastically-Mounted Cylinder Affected by Unilateral and Bilateral Jet Flow

در اين مقاله، كنترل فعال جريان ارتعاشات ناشي از جريان سيلندر دايروي قرار گرفته در داخل كانالِ ايزوترمال توسط روش تزريق جريان جت، مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنين اثر تزريق جريان بر انتقال حرارت داخل كانال نيز مورد بازبيني قرار گرفته است. براي اين منظور، سه شيار بصورت متقارن در ديواره‌‌هاي بالايي و پاييني كانال در فواصل 0، 1 و 4 برابر قطر استوانه مي‌‌باشد از سطح كناري سيلندر جايگذاري شده‌‌اند. نوآوري اصلي مطالعه حاضر، بررسي اثربخشي روش ارائه شده بر حسب ارتفاع كانال مي‌‌باشد. براي اين منظور، 6 كانال با ارتفاع‌‌هاي 5/5، 6، 7، 8، 9 و 10 برابر قطر استوانه براي انجام شبيه‌‌سازي‌‌هاي تعامل جريان-سازه‌‌اي در نظر گرفته شده است. براي حل معادلات جريان و انرژي از روش حجم محدود استفاده شده است. براي كوپلينگ حركت استوانه با ميدان جريان از روش ديناميك شبكه استفاده شده است. نتايج عددي نشان مي‌‌دهند كه براي تمامي كانال‌‌ها با ارتفاع‌‌هاي مختلف، تزريق جت چه بصورت يكطرفه و چه دو طرفه، از شيار‌‌ 3، اثري در جابجايي ندارد چراكه فاصله جت از سيلندر زياد مي‌‌باشد. با افزايش ارتفاع كانال مي‌‌بايست، براي كاهش كامل نوسانات سيلندر، سرعت تزريق را افزايش داد. علت اصلي كاهش كامل ارتعاشات توسط روش تزريق جريان جت، در توقف روند ريزش گردابه‌‌ها ديده مي‌‌شود.

In this paper, the active flow control of flow-induced vibration of a circular cylinder placed in the isothermal channel affected by jet injection is studied. The effect of flow injection on heat transfer inside the channel has also been examined. For this purpose, three slots are placed symmetrically in the upper and lower walls of the channel at distances 0, D, and 4D where D is the diameter of the cylinder from the side surface. The main innovation of the present study is to evaluate the effectiveness of the proposed flow control method in terms of channel height. For this purpose, 6 channels with heights of 5.5D, 6D, 7D, 8D, 9D, and 10D are considered to perform fluid-solid interaction simulations. The finite element method has been used to solve the flow and energy equations. For coupling the movement of the cylinder with the flow field, the dynamic mesh method is used. Numerical results show that for all channels with different heights, jet injection, either unilaterally or bilaterally, from slot 3, has no effect on displacement because the distance of the jet from the cylinder is large. By increasing the height of the channel, the injection velocity must be increased to completely reduce the oscillations of the cylinder.