حل عددی ارتعاشات القایی ناشی از رهایش گردابه حول استوانه با تکیه گاه الاستیک در مجاورت سطح آزاد سیّال

Abstract

در این تحقیق، شبیه سازی عددی ارتعاشات ناشی از رهایش گردابه از سطح استوانه‌ی دایره‌ای دو درجه آزادی، تحت تکیه گاه الاستیک در مجاورت سطح آزاد سیّال انجام شده است. جریان اطراف استوانه، آرام و در محدود هی اعداد رینولدز 60 الی 130 در نظر گرفته شده است. تغییر شکل سطح آزاد ناچیز بوده و برای عدد فرود 0/2 همچون یک دیواره ی صلب بدون لغزش عمل می‌کند. اثر سطح آزاد با در نظرگیری دو نسبت فاصله از آن بررسی می‌شود. فرکانس طبیعی سیستم جرم- فنر در هر نسبت فاصله، به گونه‌ای انتخاب شده که با عدد استروهال جریان در رینولدز 100 حول استوانه‌ی ساکن برابر باشد. گسسته سازی معادلات جریان بر مبنای روش حجم محدود در کد تجاری فلوئنت انجام شده است. برای کوپلینگ حرکت استوانه با میدان جریان از روش شبکه‌ی متحرّک با یک کد اضافه شده به نرم افزار استفاده شده و برای شبیه‌سازی سطح آزاد، روش حجم سیّال به کار گرفته شده است. شبیه سازی‌های ارتعاشات ناشی از جریان و سطح آزاد سیّال بطور جداگانه تطابق خوبی با نتایج موجود نشان می‌دهند. تأثیر سطح آزاد بر ناحیه‌ی قفل شدگی با استفاده از مقایسه‌ی نمودارهای جابه جایی عرضی و ضرایب آیرودینامیکی در دو نسبت فاصله بررسی می‌شود که نتایج با نزدیک شدن استوانه به سطح آزاد، حاکی از کاهش ناحیه ی قفل‌شدگی، کاهش دامنه‌ی نوسانات و تغییر ضرایب آیرودینامیکی بسته به شاخه‌ی قرارگیری عدد رینولدز جریان هستند.