مطالعه عددی جریان آرام عبوری از روی استوانه و کنترل‌کننده‌های چرخان مجاور آن جهت توقف پدیده ریزش گردابه‌ها

Abstract

ریزش گردابه عامل مهمی در ایجاد نیروهای دینامیکی نوسانی روی سازه‌های استوانه‌ای و افزایش یا حتی تشدید ارتعاشات القاشده توسط سیال است. کنترل جریان روی استوانه و به تعویق انداختن جدایش، باعث کوچک شدن ناحیه دنباله و کاهش ریزش گردابه‌ها شده و عمر سازه را افزایش می‌دهد. در بین روش‌های مختلف کنترل فعال و غیرفعال ریزش گردابه، استفاده از کنترل کننده‌های جریان روشی پرکاربرد است. دو استوانه کنترل کننده کوچک در اطراف یک سازه استوانه‌ای بزرگ می‌توانند به عنوان کنتر ل کننده‌های فعال جریان استفاده شوند. در این تحقیق، تأثیر پارامترهای هندسی روی پاسخ‌های نوسانی برای جریان آرام روی یک استوانه دایره ای همراه با دو استوانه کنترل کننده کوچک به کمک تحلیل عددی مطالعه شده است. روش حجم محدود بر اساس الگوریتم سیمپل برای شبیه سازی میدان جریان ناپایا استفاده شده است. موقعیت مناسب کنترل‌کننده‌ها تعیین شده است. شاخص‌های کاهشی مناسبی برای محاسبه میزان اثربخشی کنترل کننده‌ها تعریف و به کار گرفته شده‌اند. نتایج عددی حاصل شده نشان داد که نوسانات نیروهای برآ و پسای وارد شده بر استوانه اصلی و کنترل کننده‌های جریان از بین رفته اند. مقدار ضریب پسای استوانه اصلی کاهش یافته است. همچنین با نصب کنترل‌کننده‌های جریان در موقعیت مناسب، خطوط جریان در پشت استوانه بدون نوسان شده و ریزش گردابه متوقف شده است.