پیش‌بینی عددی ناپایداری الاستیک ـ سیال در دسته سیلندرهای استوانه‏ای در معرض جریان‌های عرضی

Abstract

ناپایداری الاستیک- سیال از جمله مکانیزم‌های مهم تحریک در دسته سیلندر مبدل‌های حرارتی در معرض جریان عرضی می‏باشد که می-تواند منجر به ارتعاش با دامنه بالای سیلندرها و در نهایت ویرانی سازه شود. در مقاله حاضر، مرز شروع ناپایداری مذکور با حل جریان دوبعدی، غیر‌دائمی، لزج و آشفته در اطراف دسته سیلندرهای استوانه‌ای در چیدمان مثلثی نرمال (30 درجه در هفت حالت مختلف) به طور عددی پیش‌بینی شده است. شرایط دینامیکی شبیه‌سازی سیلندرها بر اساس آزمایش‌های انجام گرفته قبلی تنظیم شده است. به منظور حل میدان جریان از روش حجم محدود در شبکه کارتزین استفاده شده و برهم‌کنش بین سازه و سیال به صورت کاملاً کوپل و به واسطه حل همزمان معادلات حاکم بر سیال و معادلات حرکت سازه در هر گام زمانی صورت پذیرفته است. مجموعه روش‌های به کارگرفته شده، متفاوت با معدود مطالعات عددی گذشته می‌باشد. در نهایت، جریان اطراف این دسته سیلندر استوانه‌ای به صورت عددی شبیه‌سازی و ضرایب برا و پسا، حداکثر سرعت شکاف، توزیع فشار، توزیع چرخش، خطوط جریان، مود ارتعاشی، خط سیر سیلندر مرتعش و سرعت کاهش یافته در مرز ناپایداری محاسبه و آنالیز شده‌اند.