بررسي عددي جريان لايه اي حول دو استوانه بيضوي با آرايش هاي مختلف داخل يك كانال، با استفاده از روش شبكه بولتزمن

Numerical Investigation of Flow around Two Elliptical Cylinders with Different Arrangements Confined in a Channel, Using Lattice Boltzmann Method

در اين مقاله جريان دوبعدي آرام حول دو استوانه بيضوي داخل يك كانال با آرايش هاي مختلف به طور عددي با استفاده از روش شبكه بولتزمن در اعداد رينولدز مختلف بررسي شده است. براي مدل سازي شرط عدم لغزش در مرز منحني جامد از يك شرط مرزي منحني مرتبه دوم استفاده شده است. روش عددي به همراه شرايط مرزي به كار رفته در شبيه سازي جريان حول يك استوانه دايروي صحت سنجي شده است. طبق اين نتايج، استوانه اول با توجه به موقعيتش در برابر جريان در آرايش رديفي بيشترين مقدار نيروي پسا و در آرايش دركنارهم كمترين مقدار آن را دارد. البته، استوانه دوم به دليل تاثيرپذيري از استوانه اول داراي رفتار پيچيده تري است. برخلاف جريان دايم كه در آن بيشترين مقدار نيروي برآ در آرايش دركنارهم بر استوانه ها وارد مي شود، در جريان غيردايم به دليل ريزش گردابه ها و اثرات تداخلي ناشي از وجود گردابه ها در آرايش جابجاشده مقدار نيروي برآي بيشتري بر استوانه ها وارد مي شود. در ضمن، عدد اشتروهال در آرايش رديفي از آرايش جابجاشده بيشتر بوده و در آرايش دركنارهم ريزش گردابه مشاهده نشد.

In this paper, a two-dimensional laminar flow over two elliptical cylinders with different arrangements, confined in a channel is numerically investigated, using lattice Boltzmann method (LBM) for different Reynolds numbers. A second order curved boundary condition used for the no-slip boundary condition at the solid curved boundaries. The results were validated for flow past a single circular cylinder. According to the results, the first cylinder has maximum drag force in tandem arrangement, but it has minimum value of drag in the side-by-side configuration. Of course, the second cylinder has more complicated behavior, being in the wake of the first one. In steady flows, the lift force is maximal in the side-by-side arrangement, while in unsteady flow, it is maximal in staggered arrangement, due to vortex shedding and the dominance of wake interference effects. The Strouhal number in tandem arrangement is greater than that of staggered arrangement and no vortices is shed in side-by-side arrangement.