تحلیل عددی تأثیر استفاده از صفحات منحرف کننده کوتاه در پایین دست سیلندر استوانه ای

نویسندگان

Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University

چکیده

پدیدة ریزش گردابه از پشت سیلندرهای استوانه ای باعث القای نیروهای نوسانی لیفت و درگ به این سیلندرها می شود. می توان با قرار دادن صفحات منحرف کنندة جریان و یا حتی یک سیلندر استوانه ای دیگر در پایین دست سیلندر اصلی، این پدیده را فرونشاند و باعث کاهش نیروهای القایی توسط سیال شد. در مقالة حاضر با حل عددی میدان جریان آرام، لزج و دوبعدی گذرنده از سیلندر استوانه ای و صفحة منحرف کننده در پایین دست آن، چگونگی فرونشانی پدیدة ریزش گردابه به کمک صفحات منحرف کنندة کوتاه تجزیه و تحلیل شده است. برای حل میدان جریان از روش حجم محدود در شبکة کارتزین استفاده شده است. همچنین جهت اعمال شرط عدم لغزش بر روی اجسام جاسازی شده در میدان (سیلندر استوانه ای و صفحة منحرف کننده)، روش سلول شبح (Ghost-Cell Method) به همراه تکنیک مقدار بزرگ جمله چشمه به کار فته است. قبل از حل میدان جریان در اطراف سیلندر استوانه ای با صفحة منحرف کننده، دقت و صحت روش، با شبیه سازی جریان در اطراف سیلندر استوانه ای تنها، سنجش شده است. نتایج حاصل در تطابق کامل با دیگر نتایج عددی و آزمایشگاهی موجود است. شبیه سازی های عددی صورت گرفته برای سیلندر استوانه ای با صفحة منحرف کننده، در اعداد رینولدز 40، 100 و 150 و محدوده 0

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Suppression of Vortex Shedding from Circular Cylinders Using Detached Short Splitter-Plates

چکیده [English]

Vortex shedding phenomena from circular cylinders imposes oscillatory flow induced forces on these structures. Splitter-plates in the downstream/upstream of the circular cross section cylinder could be embedded in order to reduce flow induced forces and suppress vortex shedding. In this Article, flow over a circular cylinder with detached short splitter-plate is numerically simulated by solving two dimensional, unsteady, and viscous flow fields. Implemented Method is based on finite-volume approach on Cartesian-staggered grid. In addition, the ghost-cell method in conjunction with Great Source Term technique is employed to enforce directly no-slip condition on the cylinder boundary. The accuracy of the solver is validated by simulation of the flow over a single circular cylinder. The results are in excellent agreement with the experiments reported in the literature. Eventually, the flow over a circular cylinder with splitter-plate in its downstream in Re=40, 100 and 150,Your browser may not support display of this image. and Your browser may not support display of this image. (where D is the cylinder diameter, G and Z the horizontal and vertical distances between leading edge of the splitter-plate and the cylinder base) are simulated and analyzed. Critical values of G and Z where vortex shedding is fully suppressed is calculated. The results show that the critical values are significantly dependent on the G and Z.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Circular cylinders
  • Splitter-Plate
  • Vortex Shedding
  • Finite-volume method
  • Cartesian-staggered grid