مطالعه عددی ضرایب لیفت و درگ بر روی سطح استوانه دوار

با توجه به کاربرد زیاد استوانه های ساکن و دوار در صنایع مختلف و به خصوص علاقه جدید در کاربرد اثر مگنوس در کارهای هوافضایی، پیدا کردن یک حل عددی مناسب جهت یافتن توزیع فشار درست و نهایتا محاسبه ضرایب لیفت و درگ بر روی آن ها همواره به عنوان یکی از مسائل مهم در آیرودینامیک مطرح بوده است. اما با توجه به شکل هندسی استوانه و منحنی بودن آن که بر خلاف ظاهر ساده اش یک شکل بسیار پیچیده در کارهای عددی بشمار می رود، تا کنون جواب های دقیقی برای این مساله به دست نیامده است. هرچند بعضی از حل های عددی در زمینه محاسبه ضرایب لیفت توانسته اند نتایج نسبتا قابل قبولی را ارائه دهند، اما به علت مشکل پیش بینی نقطه جدایش جریان بر وی استوانه ها، تقریبا تمامی آن حل ها در محاسبه ضرایب درگ با خطای نسبتا زیادی همراه بوده اند. هدف از پژوهش حاضر، ارائه یک حل عددی مناسب جهت شبیه سازی درست جریان حول استوانه های ساکن و دوار و در نهایت ارائه نتایجی نسبتا قابل قبولی برای هر دو پارامتر ضریب لیفت و درگ می باشد. جهت نیل بدین هدف، یک استوانه با طول و قطر به ترتیب 0/0889m و 0/1m و در شرایط سرعت باد 10/42m/s و عدد رینولدز 60000، به صورت گذرا در نرم افزار ANSYS CFX و با بهره گیری از مدل توربولانسی BSL شبیه سازی شده است. محاسبات انجام گرفته برای ضرایب لیفت و درگ، دقت بالاتر نتایج پژوهش حاضر را در قیاس با سایر حل های انجام گرفته نشان می دهند. در ادامه نیز کانتورهای خطوط جریان و فشار ارائه شده اند و تحلیل های فیزیکی ارائه شده، ضمن تاکید صحت حل انجام گرفته، رفتار جریان را حول استوانه ساکن و دوار نمایش می دهند.

Keywords:

ضریب لیفت , ضریب درگ , استوانه ساکن , ساتوانه دوار , شبیه سازی عددی