شبیه سازی اندرکنش سازه- سیال و ارتعاش ناشی از جدایش گردابه در استوانه های دایروی و بریده شده

Abstract

- در مطالعه حاضر ارتعاشات ناشی از گردابه در اندرکنش سازه- سیال استوانه‌های دایروی و بریده شده مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، جریان آرام حول یک استوانه (دایروی و بریده شده) دو درجه آزادی که می‌تواند آزادانه در جهات جریان اصلی و عمود بر آن حرکت کند، در نظر گرفته شده است. به منظورحل کردن معادلات پیوستگی و مومنتوم برای جریان تراکم ناپذیر، غیر دائم و دوبعـدی، روش عـددی حجـم محدود براساس الگوریتم سیمپل به کار برده شده است. علاوه بر آن، جهت شبیه سازی اندرکنش- سازه سیال، حل‌گر معادلات حرکت جسم صلب در جهت جریان و عمود بر آن با حل‌گر دینامیک سیالات محاسباتی کوپل شده است. به منظور اعتبار سنجی روش عددی به کار گرفته شده در بررسی اندرکنش سازه- سیال، نتایج بدست آمده برای نوسانات عرضی استوانه دایروی و بریده شده در اعداد رینولدز مختلف با نتایج سایر مطالعات مورد مقایسه قرار گرفت و انطباق بسیار خوبی مشاهد گردید. همچنین اثر زاویه بریده شده پشت استوانه بر کاهش ارتعاشات ناشی از جدایش گردابه مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد با افزایش عدد رینولدز جریان از 80 تا 85 ، ارتعاش استوانه‌های بریده شده وارد ناحیه قفل شدگی شده و پرش شدیدی در جابجایی عرضی آنها دیده می‌شود. تفاوت مهم در دامنه جابجایی استوانه‌های بریده شده با استوانه دایروی در نیمه سمت راست ناحیه قفل شدگی است. با افزایش زاویه بریدگی، استوانه‌ها زودتر این ناحیه را ترک می‌کنند و به عبارتی عرض ناحیه قفل شدگی کاهش می‌یابد.