مطالعه تجربي جريان پايين دست يك سيلندر با سه مقطع متفاوت با استفاده از دستگاه سرعت سنج سيم داغ

Experimental Study of the Downstream Flow of a Cylinder with Three Different Cross Sections by Hot Wire Anemometry

نيرو هاي اعمالي به سازه هاي مختلف به طبيعت و ويژگي هاي جريان در اطراف اين سازه ها بستگي دارد. همچنين بررسي رفتار جريان در اطراف سازه هايي با مقاطع دايره اي و مربعي در كاربرد هاي مهندسي اهميت دارد. در تحقيق حاضر، جريان هوا در پايين دست سه مدل دو بعدي با مقاطع مربعي با زاويه حمله صفر و 45 درجه و دايره اي به صورت تجربي در تونل باد دانشگاه يزد و با استفاده از جريان سنج سيم داغ مطالعه شده است. ضريب انسداد بر اساس اندازه تصوير مدل عمود بر جريان و طول ضلع مقطع تونل باد، براي دو مدل با مقطع دايره اي و مربعي با زاويه حمله صفر، 2/2 درصد و مدل با مقطع مربعي با زاويه حمله 45 درجه، 14/3 درصد است. در اين بررسي تاثير عدد رينولدز و شكل مدل بر روي ويژگي هاي جريان پايين دست سيلندر با استفاده از پروفيل سرعت و اغتشاش هاي بي بعد و عدد استروهال مطالعه شده است. مقدار عدد استروهال و ويژگي هاي ديگر جريان پايين دست سيلندر ها در تحقيق حاضر با نتايج ديگر محققين مطابقت خوبي دارد. مقايسه نتايج سه مدل با يكديگر نشان داد كه سرعت جريان پشت مدل، از فاصله 4 > X/D سيلندر مربعي با زاويه حمله 45 درجه نسبت به دو سيلندر ديگر بيشتر كاهش داشته است. همچنين اين مطالعه نشان داده كه اغتشاش هاي سيلندر مربعي با زاويه حمله صفر در فاصله 2 > X/D بيشتر از دو سيلندر ديگر است.

The detailed investigation of the flow behavior around the circular and square cylinders has important engineering applications. In the present work, the characteristics of flow in the downstream of three different models with the circle and square cross sections are investigated in the wind tunnel using the hot wire anemometry. For the model with a square cross section, the experiments were performed for both zero and 45-degree angle of attack. In this study, the effects of different Reynolds number and the cross-section of the cylinder are studied with the use of measured velocities and their fluctuation components. The Strouhal number and other flow characteristics in the downstream of the cylinder are compared to the published results in the literature. A good agreement is observed between the present results and the reported results. Comparing the results of three models showed that the reduced flow velocity behind 45 degrees orientated square cylinder in the interval X/D < 4 are higher than two other models. In addition, the results reveal that the velocity fluctuations behind the square cylinder at zero incidence in the interval X/D < 2 are higher than those for the other models.