بررسی آزمایشگاهی رفتار صفحه مستطیلی با درجه آزادی چرخشی در جریان هوا

بعضی اجسام دارای درجه آزادی چرخشی، در معرض جریان هوا قرار می گیرند و یا با توجه به شکل هندسی خاص بدلیل توزیع جریان حول آن، شروع به دوران و یا نوسان می نمایند. در این حالتها جریان پیچیدها ی حاصل می گردد که تحلیل آن از لحاظ آیرودینامیکی مشکل است. بنابراین مطالعه اینگونه جریانها بخصوص با استفاده از روشهای آزمایشگاهی از اهمیت خاصی برخوردار است. در این تحقیق به انجام آزمایش روی مدلی صفحه گون در تونل باد پرداخته می شود. این مدل دارای یک درجه آزادی چرخشی حول محور تقارن عرضی است. دو نوع آزمایش انجام شده است، در نوع اول مدل روی بالانس دورانی نصب می شود و توسط آن تحت سرعتهای دورانی مختلفی قرار می گیرد ضمن اینکه سرعت جریان هوای تونل نیز در مقادیر از پیش تعیین شده ای تنظیم گردیده است. در این حالت در هر سرعت دورانی و هر سرعت جریان آزاد، گشتاور دورانی حاصل از نیروهای آیرودینامیکی روی مدل در محدوده زمانی مشخصی اندازه گیری می شود. در نوع دوم آزمایشها مدل تحت زوایای حمله اولیه ای قرار گرفته و پس از تنظیم جریان روی سرعت مدنظر مدل رها شده، بگونه ای که آزادنه می تواند حول محور تقارن چرخش انجام دهد. نشان داده شده که در حالت اول (دوران اجباری) گشتاور با زمان بصورت پریودیک تغییر می کند و به تناوب علامت آن مثبت و منفی می شود. با افزایش عدد استروهال دامنه گشتاور مثبت افزایش می یابد و منحنی به سمت راست جابجا می شود. در حالت دوم که مدل آزادانه می تواند چرخش داشته باشد دو رژیم دورانی و نوسانی با توجه به زاویه حمله اولیه و سرعت جریان هوا رخ می دهد که این محدوده ها مشخص شده است. همچنین عدد استروهال وقوع رژیم دورانی مدل نیز تعیین شده است. تقریباً ورود به رژیم دورانی دریک استروهال خاص اتفاق می افتد. در این تحقیق وقوع پدیده هیسترزیس نیز تشریح شده است.