پیش بینی عددی ناپایداری الاستیک- سیال در دسته سیلندر استوانه ای با چیدمان مثلثی نرمال

ناپایداری الاستیک- سیال از جمله مکانیزم های مهم تحریک در دسته سیلندر مبدل های حرارتی در معرض جریان عرضی می باشد که منجر به ارتعاش با دامنه بالای سیلندرها و نهایتا ویرانی سازه می شود. در مقاله حاضر مرز شروع ناپایداری مذکور با حل جریان دوبعدی، ناپایا، لزج و آشفته در اطراف دسته سیلندرهای استوانه ای در چیدمان مثلثی نرمال (۳۰ درجه) به طور عددی پیش بینی شده است. در دسته سیلندر مورد بررسی، یک سیلندر کاملا انعطاف پذیر قرار دارد و باقی سیلندرها صلب در نظر گرفته شده اند. شرایط شبیه سازی بر اساس آزمایشات صورت گرفته توسط Meskell and Fitzpatrick, ۲۰۰۳ تنظیم شده است. به منظور حل میدان جریان از روش حجم محدود در شبکه کارتزین استفاده شده و همچنین جهت اعمال شرط عدم لغزش بر روی اجسام جاسازی شده در میدان (سیلندرهای استوانه ای)، روش سلول شبح (Ghost-cell) به همراه تکنیک مقدار بزرگ جمله چشمه بکارگیری شده اند. برهم کنش بین سازه و سیال به صورت کاملا کوپل بواسطه حل همزمان معادلات حاکم بر سیال و معادلات حرکت سازه در هر گام زمانی صورت پذیرفته است. قبل از حل میدان جریان در دسته سیلندر استوانه ای و تحلیل آن، دقت و صحت روش، با شبیه سازی جریان در اطراف تک سیلندر استوانه ای مرتعش مورد اعتبارسنجی قرار گرفته است. نتایج حاصله در تطابق کامل با دیگر نتایج عددی و آزمایشگاهی موجود، می باشد. نهایتا جریان در اطراف دسته سیلندر استوانه ای، شبیه سازی و ضرایب برآ و پسا، حداکثر سرعت شکاف، توزیع فشار، توزیع چرخش، خطوط جریان، مد ارتعاشی و خط سیر سیلندر مرتعش و سرعت کاهش یافته در مرز ناپایداری به طور عددی محاسبه و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته اند.

Keywords:

ناپایداری الاستیک- سیال , سیلندرهای استوانه ای , حجم محدود , شبکه کارتزین- جابجاشده