بررسی تجربی ویژگی های دنباله جریان در اطراف یک استوانه بیضوی در اعداد رینولدز مختلف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران

2 دانشیار، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران

چکیده

در این پژوهش، به بررسی ویژگی­های دنباله جریان در اطراف یک استوانه بیضوی با استفاده از روش تجربی پرداخته ‌شده است. بدین منظور، یک استوانه با سطح مقطع بیضوی با نسبت محور 1:2 از جنس آلومینیوم در تونل بادتحت اعداد رینولدز 15000 و 30000، مورد آزمایش قرار گرفته است. با استفاده از روش‌های موجود، به بررسی مشخصه‌های دنباله جریان و ضرایب پسای این مدل در حالات مختلف پرداخته ‌شده است. به‌ منظور اندازه‌گیری سرعت و شدت اغتشاش­ها، از دستگاه جریان‌سنج سیم داغ استفاده ‌شده است. شدت اغتشاش­های جریان آزادِ دستگاه تونل باد 15/0 درصد می­باشد که از این نظر دارای دقت بالایی است. آزمایش‌های انجام گرفته بر روی دنباله استوانه بیضوی نشان می‌دهند که افزایش عدد رینولدز باعث تغییرات اساسی و مهمی در پروفیل سرعت میانگین می‌شود. نتایج نشان می‌دهند که با افزایش عدد رینولدز، شدت اغتشاشِ­ دنباله کاهش می‌یابد. نتایج نشان می­دهند که با افزایش عدد رینولدز در یک نسبت محوری ثابت، عرض دنباله باریک­تر می­شود و عدد استروهال دنباله مربوط به گردابه کارمن افزایش می­یابد. مشخص شد که با افزایش عدد رینولدز پارامترهای ضریب پسا و نقصان سرعت کاهش می‌یابند.

کلیدواژه‌ها


[1] M. M. Zdravkovich., "Flow around circular cylinders", Vol. 2, Applications, Oxford University Press, 2003.
[2] K. Lam., J. Li., and R. So., "Force coefficients and Strouhal numbers of four cylinders in cross flow", Journal of Fluids and Structures, Vol. 18, No. 3, pp. 305-324, 2003.
[3] D. Sumner., and M. Richards., "Some vortex-shedding characteristics of the staggered configuration of circular cylinders", Journal of Fluids and Structures, Vol. 17, No. 3, pp. 345-350, 2003.
[4] A. Mussa., P. Asinari., and L.-S. Luo., "Lattice Boltzmann simulations of 2D laminar flows past two tandem cylinders", Journal of Computational Physics, Vol. 228, No. 4, pp. 983-999, 2009.
[5] D. William., and A. Brown., "Experiments on an elliptic cylinder in the compressed air tunnel", No. 1817, British ARC, 1937.
[6] S. Taneda., "Visual study of unsteady separated flows around bodies", Progress in Aerospace Sciences, Vol. 17, pp. 287-348, 1976.
[7] M. Tatsuno., "Secondary flow around an oscillating elliptic cylinder", Kyushu University Research Institute Applied Mechanics Reports, Vol. 27, pp. 99-110, 1979.
[8] G. Parkinson., and T. Jandali., "A wake source model for bluff body potential flow", Journal of Fluid Mechanics, Vol. 40, No. 03, pp. 577-594, 1970.
[9] N. Ness., Y.-T. T. Lin., and H.-F. Wang., "Laminar separated flow over nonlifting ellipses", AIAA Journal, Vol. 13, pp. 688-690, 1975.
[10] K. Shintani., A. Umemura., and A. Takano., "Low-Reynolds-number flow past an elliptic cylinder", Journal of Fluid Mechanics, Vol. 136, pp. 277-289, 1983.
[11] G. Schubauer., "Air flow in a separating laminar boundary layer",  Thesis, Johns Hopkins University, 1935.
[12] G. Schubauer., "Air flow in the boundary layer of an elliptic cylinder", DTIC Document, No. 639, 1939.
[13] V. Modi., and E. Wiland., "Unsteady aerodynamics of stationary elliptic cylinders in subcritical flow", AIAA Journal, Vol. 8, No. 10, pp. 1814-1821, 1970.
[14] V. Modi., and A. Dikshii., "Near-wakes of elliptic cylinders in subcritical flow", AIAA Journal, Vol. 13, No. 4, pp. 490-497, 1975.
[15] V. Modi., and L. Ieong., "On some aspects of unsteady aerodynamics and vortex induced oscillations of elliptic cylinders at subcritical Reynolds number", Journal of Mechanical Design, Vol. 100, No. 2, pp. 354-362, 1978.
[16] V. Modi., and A. Dikshit., "Mean aerodynamics of stationally elliptic cylinders in subcritical flow", Proceedings of the 3th International Conference on Wind Effects on Buildings and Structure, Tokyo, pp.345-355, 1971.
[17] T. Ota., S. Aiba., T. Tsuruta., and M. Kaga., "Forced convection heat transfer from on elliptic cylinder of axis ratio 1:2", Bulletin of JSME, Vol. 26, No. 212, pp. 262-267, 1983.
[18] T. Ota., H. Nishiyama., and Y. Taoka., "Heat transfer and flow around an elliptic cylinder", International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 27, No. 10, pp. 1771-1779, 1984.
[19] T. Ota., H. Nishiyama., and Y. Taoka., "Flow around an elliptic cylinder in the critical Reynolds number regime", Journal of Fluids Engineering, Vol. 109, No. 2, pp. 149-155, 1987.
[20] T. Ota., and H. Nishiyama., "Flow around two elliptic cylinders in tandem arrangement", Journal of Fluids Engineering, Vol. 108, No. 1, pp. 98-103, 1986.
[21] T. Ota., H. Nishiyama., J. Kominami., and K. Sato., "Heat transfer from two elliptic cylinders in tandem arrangement", Journal of Heat Transfer, Vol. 108, No. 3, pp. 525-531, 1986.
[22] N. K. Delany., and N. E. Sorensen., "Low-speed drag of cylinders of various shapes", NACA Tech. Note, No. 3038, 1953.
[23] بک خوشنویس عبدالامیر، نظری سجاد، ایزدی یزدی محمد جواد، "بررسی تجربی ویژگی­های جریان در اطراف یک سیلندر بیضوی تحت تأثیر سیم اغتشاش­ساز"، فصلنامه علمی-پژوهشی مکانیک سیالات و آیرودینامیک، دوره 5، شماره 2، صفحه 39-54، پاییز و زمستان 1395.
[24] S. Kocabiyik., and S. D'Alessio., "Numerical study of flow around an inclined elliptic cylinder oscillating in line with an incident uniform flow", European Journal of Mechanics-B/Fluids, Vol. 23, No. 2, pp. 279-302, 2004.
[25] M. J. Ezadi Yazdi., and A. Bak Khoshnevis., "Wake-boundary layer interaction behind an elliptic cylinder at different Reynolds numbers", Journal of Turbulence, pp. 1-24, 2018. https://doi.org/10.1080/14685248.2018.1472382.
[26] G. Alonso., J. Meseguer., A. Sanz-Andrés., and E. Valero., "On the galloping instability of two-dimensional bodies having elliptical cross-sections", Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 98, No. 8, pp. 438-448, 2010.
[27] M. R. Flynn., and A. D. Eisner., "Verification and validation studies of the time-averaged velocity field in the very near-wake of a finite elliptical cylinder", Fluid Dynamics Research, Vol. 34, No. 4, pp. 273-288, 2004.
[28] C. H. Williamson., "Defining a universal and continuous Strouhal–Reynolds number relationship for the laminar vortex shedding of a circular cylinder", Physics of Fluids, Vol. 31, No. 10, pp. 2742-2744, 1988.
[29] H. Tanaka., and S. Nagano., "Study of flow around a rotating circular cylinder", Bulletin of JSME, Vol. 16, No. 92, pp. 234-243, 1973.
[30] H. Schlichting., "Boundary-layer theory", pp. 731-741, 1968.
[31] C. P. Van Dam., "Recent experience with different methods of drag prediction", Progress in Aerospace Sciences, Vol. 35, No. 8, pp. 751-798, 1999.
[32] S. Goldstein., "A note on the measurement of total head and static pressure in a turbulent stream", Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences, Vol. 155, No. 886, pp. 570-575, 1936.
[33] اردکانی محمد علی، "جریان­سنج سیم داغ"، چاپ اول، انتشارات دانشگاه خواجه نصیر الدین طوسی، تهران، 1383.
[34] ایزدی یزدی محمد جواد، بک خوشنویس عبدالامیر، "بررسی تجربی ویژگی­های دنبالۀ سیلندر دایره­ای جرخان در اعداد رینولدز و نسبت سرعت­های مختلف"، فصلنامه علمی-پژوهشی مکانیک سیالات و آیرودینامیک، دوره 4، شماره 1، صفحه 51-64، بهار و تابستان 1394.
[35] W. Lindsey., "Drag of cylinders of simple shapes", Citeseer, 1938.
[36] S. Yavuzkurt., "A guide to uncertainty analysis of hot-wire data", Journal of Fluids Engineering, Vol. 106, No. 2, pp. 181-186, 1984.
[37] F. Jorgenson., "How to measure turbulence with hot wire anemometers", Dantec Dynamics, 2004.