بررسي تجربي و عددي اثرات نسبت طولي و زاويه حمله بر رفتار حركتي استوانه با صفحات عمود بر آن

Experimental and numerical investigation of the length ratio and angle of attack effects on dynamic behavior of two plates perpendicular to the cylinder

در اين تحقيق به بررسي تجربي و تحليلي جريان ناپايا حول يك مدل استوانه با درجه آزادي چرخشي پرداخته شده است. بررسي‌هاي تجربي در سرعت‌ها و زواياي حمله مختلف براي دو مدل استوانه با نسبت‌هاي طولي مختلف انجام شده است همچنين در بررسي تحليلي از روش عددي موسوم به گردابه گسسته استفاده شده است. نتايج تحليل و تجربي نشان مي‌دهد كه رفتارهاي حركتي دوراني و نوساني و تركيبي از آنها رخ مي‌دهد. اين نوع رفتارها به مشخصات هندسي از جمله نسبت طول صفحات به شعاع استوانه، زاويه حمله اوليه جسم و سرعت جريان آزاد بستگي دارد. در سرعت‌هاي مختلف و در تمامي زواياي حمله اوليه براي نسبت طولي كمتر از 1، مدل داراي حركت نوساني حول زاويه‌اي خاص مي‌باشد. اين زاويه براي استوانه بهمراه دو صفحه، 90 درجه است. عموماً در زواياي حمله اوليه پايين، حركت دوراني با افزايش نسبت طولي و سرعت جريان آزاد اتفاق مي‌افتد و با افزايش در زاويه حمله اوليه، مدل تمايل به حركت نوساني حول زاويه‌اي خاص دارد. همچنين در تمامي سرعت‌هاي جريان آزاد 10 متر بر ثانيه و بالاتر، براي نسبت طولي 4، مدل داراي حركت دوراني پايا بوده است. در ضمن، سرعت زاويه‌اي مدل‌ها و عدد استروهال در حركت دوراني محاسبه گرديده است. نتايج نشان مي‌دهد كه با افزايش عدد رينولدز جريان، عدد استروهال داراي مقدار ثابتي مي‌باشد.

In this study, experimental and analytical unsteady flow around a cylinder model with rotational degrees of freedom is discussed. Experimental studies at different speeds and angles of attack for two cylinder models with different length ratios have been done. Meanwhile the analyses of numerical technique known as vortex panel method have been used. Analytical and experimental results show that the rotational and vibrational motion and a combination of these behaviors occur. These types of behaviors depend on ratio of length plates to cylinder radius, primary object angle of attack and free stream velocity. At different speeds and at all angles of attack for a length of less than 1, the model has vibrational Motion around a specific angle. This angle for cylinder with two plates is 90 degrees. Generally, the model tends to vibrational motion at low angles of attack with increasing length ratio and free stream velocity occurs and by increasing the Primary angle of attack is the desire to vibration motion around a specific angle. Also, in free stream velocity 10(□(m/sec)) and Higher, for length ratio 4, the model had a steady rotational motion. In addition, angular velocity models and Strouhal number on rotational motion is calculated. The results show that Strouhal Number is a fixed amount, by increasing the Reynolds Number.