بررسی سینماتیک و دینامیک جریان آرام نوسانی حول استوانه

در این مقاله جریان نوسانی آرام دو بعدی حول استوانه و نوسان استوانه در سیال ساکن مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور با استفاده از روش حجم محدود و به کمک الگوریتم سیمپل سی، معادله های نویر استوکس برای جریان آرام نوسانی دو بعدی حول یک استوانه در یک شبکه منطبق بر بدنه از نوع O و هم مکان حل شده است. در این بررسی اعداد بدون بعد کیولگان کارپنتر و استوکس در محدوده ای انتخاب شده اند که متناظر با رژیمهای متنوع جریان آرام است که عموما سه بعدی هستند. نتایج حاصل از این شبیه سازی و مقایسه با نتایج عددی و تجربی سایرین نشاندهنده قابلیت خوب مدل دو بعدی در معرفی سینماتیک رژیمهای متنوع جریان و ریزش گردابه هاست. در رابطه با نیرو های وارد بر استوانه این بررسی نشان می دهد در حالاتی که رژیم جریان منظم است انطباق خوبی بین نیروی طولی حاصل از این محاسبات و نتیجه حاصل از معادله موریسون وجود دارد و در مورد جریانهای نا منظم که از یک سیکل به سیکل دیگر تغییرمی کنند این انطباق ضعیفتر شده و دقت معادله موریسون کاهش می یابد. مقایسه ضرایب پسا و اینرسی حاصل از این مدل و کار تجربی و عددی دیگران، انطباق خوبی را نشان می دهد. بررسی تغییرات زمانی نیروی طولی وارد بر استوانه اطلاعات دقیقی در ارتباط با ریزش گردابه ها در هر سیکل و فرکانس ریزش آنها و نحوه تغییر مود ارائه می دهد. به دلیل تغییر پیوسته مود رژیم جریان در طی زمان، متوسط نیروی طولی و عرضی در طی سیکلهای متوالی ملاک خوبی برای براورد نیروی وارد بر استوانه نیست. در عین حال این مدل به خوبی توانسته تغییرات زمانی نیروی طولی و عرضی یک مود خالص را شبیه سازی و بر نتایج تجربی انطباق دهد.

Keywords:

Oscillating flow , Laminar flow about a Cylinder , Numerical solution. , جریان نوسانی , جریان آرام حول استوانه , حل عددی