بررسي تجربي ويژگي هاي جريان اطراف يك استوانه بيضوي در نزديكي صفحه تخت

Experimental Investigation of Flow Characteristics around an Elliptic Cylinder Near a Flat Plate

در اين تحقيق، ويژگي هاي جريان در اطراف يك استوانه بيضوي با نسبت منظري 2=AR قرار گرفته در نزديكي يك صفحه تخت به صورت تجربي مورد بررسي قرار گرفته است. استوانه بيضوي در داخل و خارج از يك لايه‌مرزي آشفته كه ضخامتش 38/0 برابر ارتفاع سطح مقطع استوانه مي‌باشد (B38/0=S)، قرار گرفته است. اعداد رينولدز بر اساس ارتفاع سطح مقطع استوانه، 000,15 و 000,30 مي باشند. اندازه گيري سرعت متوسط و شدت اغتشاش، زماني كه دنباله استوانه بيضوي با لايه‌مرزي ايجاد شده روي يك صفحه تخت تداخل مي كند، با استفاده از جريان سنج سيم داغ دما ثابت انجام شده است. در ناحيه نزديكِ دنباله، پروفيل هاي سرعت متوسط و شدت اغتشاش وابسته به نسبت فاصله (G/B) و عدد رينولدز مي باشند. مشخص شد كه تداخل دنباله و لايه مرزي، به‌جز در 1/0G/B=، در عدد رينولدز 000,30 نسبت به 000,15 سريع تر رخ مي دهد. تداخل دنباله با لايه مرزي در مولفه نوساني سرعت نسبت به سرعت متوسط سريع تر مي باشد. با افزايش نسبت فاصله، ضريب پساي استوانه كاهش مي يابد كه مقدار كاهش ضريب پسا در عدد رينولدز 000,30 نسبت به 000,15 بيش تر است. نتايج نشان مي دهند كه عدد استروهال با افزايش نسبت فاصله، افزايش مي يابد و تقريباً مستقل از /BS است. ناحيه دنباله پشت استوانه بيضوي نسبتاً كوچك است و پروفيل هاي سرعت تمايل دارند كه به‌سرعت به لايه‌مرزي صفحه تخت برسند.

The flow characteristics around an elliptic cylinder with an aspect ratio of AR=2 located near a flat plate were investigated experimentally. The elliptic cylinder was located on the inside and outside of a turbulent boundary layer region whose thickness (S) was 0.38B. The Reynolds numbers, based on the height of the cylinder cross-section, were 15,000 and 30,000. Measurements of mean velocity and turbulence intensities have been made, using hot-wire anemometry, when the wake of elliptic cylinder interact with the boundary layer on a flat plate. In the near-wake region, streamwise mean velocity profiles and turbulence intensities were strongly dependent on gap ratio (G/B) and Reynolds number (Re). It is found that, wake and boundary layer interactions, except at G/B=0.1, at Reynolds number of 30,000 is faster than at Reynolds number of 15,000. The wake-boundary layer interaction in fluctuating velocity begins earlier than in mean velocity. As the gap ratio increases, the drag coefficient of the cylinder itself decreases. The decrease value of the drag coefficient at Reynolds number of 30,000 is s more than that the 15,000. The results show that the Strouhal number increases increasing the gap ratio and in nearly independent of S/B. The wake region behind the elliptic cylinder is relatively small and the velocity profiles tend to rapidly approach those of a flat plate boundary layer.