بررسي دوبعدي جريان جابجايي آزاد حول يك استوانه افقي داغ غوطه ور در آب با استفاده از تكنيك PIV

Two-dimensional investigation of free convection flow around a heated horizontal cylinder immersed in water using PIV technique

در تحقيق حاضر ميدان جريان حاصل از پديده جابجايي آزاد حول استوانه فلزي با شار حرارتي يكنواخت با استفاده از تكنيك PIVمورد بررسي تجربي قرار مي گيرد. آزمايش ها در يك ظرف مكعبي حاوي سيال آب كه سطح آزاد آن با هوا در ارتباط است و يك استوانه فلزي كه بطور افقي از ديواره جانبي آن عبور كرده است، انجام مي شود. براي ايجاد جريان دوبعدي، دو صفحه موازي داخل ظرف قرار مي گيرد و سپس، استوانه فلزي از ميان آن عبور مي كند. آزمايش براي ارتفاع هاي مختلف آب صورت گرفته و نتايج حاصل با يكديگر مقايسه مي شود. براي اندازه-گيري سرعت جريان در ناحيه موردنظر از روش سرعت سنجي PIVاستفاده مي شود. اين آزمايش ها توسط يك ليزر 200 ميلي وات پيوسته و يك دوربينCCD 25 فريم بر ثانيه صورت مي‌گيرد. در اين آزمايش ها، در يك بازه زماني مشخص با رديابي ذرات هم چگالي با آب ميدان جريان اطراف استوانه در لحظات متوالي بدست مي آيد. تحليل هاي متوالي ميدان جريان در لحظات مختلف، ميدان جريان غيردايم را بدست مي‌آورد. نتايج نشان مي‌دهد علي رغم حذف اثرات سه بعدي جريان، ميدان جريان شديدا نوساني و غيردايم است.

In the current study, the phenomenon of free convection around a metal cylindrical with uniform heat flux is experimentally investigated using PIV technique. The experimental tests are performed in a qubic container that contains liquid water with free surface which a metal rod horizontally passes through it. To create a two-dimensional flow, two parallel planes are inserted in the container and then, the metal rod is passed though it. The tests are performed for different heights of water and their results are compared with each other. To measure flow velocity in a specified region, the PIV technique is used. The tests are implemented by using a 200 mW laser and a CCD camera of 25 fps. In the experiments, the particles having the same density of water are tracked through the container in a specified time interval to calculate the flow field around the rod. sequence analyses of flow field during the different moments obtains the unsteady flow field. Although removing the 3D effects of flow, the results show that the flow field is strongly oscillatory and unsteady.