بررسی عددی ناپایای عبور جریان لایه ای از روی یک استوانه‌ی مثلثی چرخان در جریان آزاد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

3 دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

نوسان و یا چرخش استوانه باعث ایجاد تغییراتی در جریان و شکل گردابه‌های اطراف آن نسبت به حالت ساکن می­شود. در این پژوهش به بررسی عددی عبور جریان آزاد در حالت لایه‏ای از روی یک استوانه­ی چرخان با سطح مقطع مثلثی پرداخته شده است. شبیه­سازی عددی با اعمال شبکه‌بندی دینامیک در اطراف استوانه و برای اعداد رینولدز 50، 100، 150 و 200 در چهار نرخ چرخش بی‌بعد 0، 1، 2 و 3 انجام‌شده، و الگوی تشکیل گردابه­ها در اطراف استوانه­­ی مثلثی چرخان بررسی شده است. بررسی ضرایب متوسط برآ، پسا و گشتاور استوانه چرخان مثلثی نشان می­دهد که مشابه با استوانه­ی چرخان دایره­ای با افزایش نرخ چرخش و عدد رینولدز مقادیر ضرایب برآ و پسا کاهش، اما ضریب گشتاور افزایش می­یابد، که وابستگی مقادیر این ضرایب به نرخ چرخش، بسیار بیشتر از عدد رینولدز بوده، به طوری که تأثیر افزایش آهنگ چرخش از 1 به 3 بر این ضرایب حداقل 40 درصد بیشتر از تأثیر سه برابر کردن عدد رینولدز است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]  Nobari M. R. H., Naderan H., A Numerical Study of Flow Past A Cylinder with Cross Flow and Inline Oscillation. Comput Fluids, Vol. 35, No. 4, pp. 393-­422, 2006.
[2]  Nobari M. R. H., Ghazanfarian J., A Numerical Investigation of Fluid Flow Over A Rotating Cylinder with Cross Flow Oscillation. Computers & Fluids, Vol. 38, No. 10, pp. 2026-2036, 2009.
[3]  Badr H. M., Dennis S. C. R., Young P. J. S., Steady and Unsteady Flow Past A Rotating Circular Cylinder at Low Reynolds Numbers. Comput Fluids, Vol. 17, No. 4, pp. 579-609, 1989.
[4]  Ingham D. B., Tang T., A Numerical Investigation Into the Steady Flow Past A Rotating Circular Cylinder at Low and Intermediate Reynolds Numbers. J. Comput Phys, Vol. 87, No. 1, pp. 91–107, 1990.
[5]  Tang T., Ingham D. B., On Steady Flow Past A Rotating Circular Cylinder at Reynolds Numbers 60 and 100. Comput Fluids, Vol. 19, No. 2, pp. 217-30, 1991.
[6]  Kang S., Choi H., Lee S., Laminar Flow Past a Rotating circular Cylinder. Phys Fluids , Vol. 11, No. 11, pp. 12–21, 1999.
[7]  Paramane S. B., Sharma A., Numerical Investigation of Heat and Fluid Flow Across A Rotating Circular Cylinder Maintained at Constant Temperature in 2-D Laminar Flow Regime. International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 52, No. 13, pp. 3205-3216, 2009.
[8]  Dol1 S. S., Kopp G. A., Martinuzzi R. J., The Suppression of Periodic Vortex Shedding from a Rotating Circular Cylinder. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 96, No. 6, pp. 1164-1184, 2008.
[9]  Desai S. S., CFD Simuation of Flow Past A Rotating Circular Cylinder with An End Plate, PhD Thesis., California State University,  2013.
[10] Sojoudi A., Talati k. F., Neyshapouri R., Numerical Investigation of Non-Newtonian laminar Flow Over RotatingCylinder.Journal of Mechanical Eng., Vol. 41, No. 2,  pp. 53-58, 2011.
[11] Okajima A., Numerical Simulation of ­Flow around Rectangular Cylinders. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 33, No. 1, pp. 33-171, 1990.
[12] Sharma A., Eswaran V., Heat and Fuid Flow Across a Square Cylinder in the Two-Dimensional Laminar Flow Regime. Numerical Heat Transfer, Vol. 45, No. 3, pp. 247-269, 2004.
[13] Cheng M., Whyte D. S., Lou J., Numerical Simulation of Flow Around a Square Cylinder in Uniform-Shear Flow. Journal of Fluids and Structures, Vol. 23, No. 2, pp. 207-226, 2007.
[14] Kumar D. A., Dalal A., Numerical Simulation of Unconfined Flow Past a Triangular Cylinder. Int. J. Num. Meth. Fluids, Vol. 52, No. 7, pp. 801-821, 2006.
[15] Kumar D. A., Dalal A., Numerical Study of Laminar Forced Convection Fluid Flow and Heat Transfer from a Triangular Cylinder Placed in A Channel, J. Heat Transfer, Vol. 129, No. 5, pp. 646-656, 2007.
[16] Srikanth S., Dhiman A. K., Bijjam S., Confined Flow and Heat Transfer Across A Triangular Cylinder in A Channel. Int. J. Therm. Sci., Vol. 49, No. 11, pp. 2191-2200, 2010.
[17] Farhadi M., Sedighi K., Korayem A. M., Effect of Wall Proximity on Forced Convection in A Plane Channel with A Built-in Triangular Cylinder. Int. J Thermal Sci., Vol. 49, No. 6, pp. 1-9, 2010.
[18] Prhashanna A., Akhilesh K., Sahu R. P., Flow of Power-Law Fluids Past An Equilateral Triangular Cylinder: Momentum and Heat Transfer Characteristics. International Journal of Thermal Sciences, Vol. 50, No. 10 , pp. 2027-2041, 2011.
[19] Faruquee Z., Olatunji T. V., Steady and Unsteady Laminar Flow Past An Equilateral Triangular Cylinder for Two Different Orientations. Proceedings of 5th joint ASME/JSME fluids engineering conference, San Diego, USA, 2007.
[20] Srigrarom S., Koh A. K., Flow Field of Self-Excited Rotationally Oscillating Equilateral Triangular Cylinder. Journal of Fluids and Structures, Vol. 24, No. 5, pp. 750-755, 2008.