بررسی عددی برهمکنش سیال-سازه برای پره انعطاف پذیر غیرمتصل در پشت یک استوانه دایره‌ای

Abstract

یکی از چالش بر انگیزترین پدیده‌های مشاهده شده در محیط پیرامون، برهم‌کنش سیال-سازه است که می‌تواند نقش عمده‌ای در انتقال حرارت، کاهش نیروی پسا و برآ و همچنین برداشت انرژی داشته باشد. امروزه از این پدیده که بر گرفته از پدیده‌های مشابه در طبیعت است برای افزایش بازده تجهیزات در حوزه مهندسی همچون توربین‌های بادی استفاده می‌شود. رفتار دینامیکی سازه‌های انعطاف‌پذیر در کنش با سیالات، به عنوان یک بحث در حال تکامل مهندسی در حوزه‌های صنعتی شامل سازه‌های استاتیکی، وسایل و شناورهای دریایی، مبدل‌های حرارتی و همچنین انتقال سیال شناخته می‌شود. در این پژوهش اثر بکارگیری پره‌‌ی انعطاف پذیر غیر متصل به استوانه دایره‌ای در جریان تراکم ناپذیر ناپایا با رژیم آشفته در حالت دوبعدی بررسی می‌گردد. همچنین جهت شبیه‌سازی عددی این مسئله، از روش عددی حجم محدود و روش اجزای محدود به صورت هم‌زمان و همچنین برای بررسی جریان آشفته از مدل kw-SST باتوجه به قابلیت‌های آن استفاده می‌شود. اثر فاصله پره منعطف (5/0، 1و 5/1 برابر قطر استوانه)، موقعیت قرار گرفتن آن ( بالادست یا پایین دست استوانه) و مدول یانگ بر مشخصات حرارتی و هیدرودینامیکی جسم بررسی گردید. نتایج نشان داد تاثیر موارد بررسی شده بر الگوی جریان، عدد ناسلت و ضرایب پسا و برا قابل توجه است. همچنین مقایسه حالت انعطاف‌پذیر پره با حالت صلب آن، نشان داد که انتقال حرارت تا 15% افزایش می‌یابد.