پیش‌بینی عددی ناپایداری الاستیک- سیال در دسته سیلندر استوانه‌ای با چیدمان مثلثی نرمال

Abstract

ناپایداری الاستیک- سیال از جمله مکانیزم�های مهم تحریک در دسته سیلندر مبدل�های حرارتی در معرض جریان عرضی می�باشد که منجر به ارتعاش با دامنه بالای سیلندرها و نهایتاً ویرانی سازه می�شود. در مقاله حاضر مرز شروع ناپایداری مذکور با حل جریان دوبعدی، ناپایا، لزج و آشفته در اطراف دسته سیلندرهای استوانه�ای در چیدمان مثلثی نرمال (30 درجه) به�طور عددی پیش�بینی شده است. در دسته سیلندر مورد بررسی، یک سیلندر کاملاً انعطاف�پذیر قرار دارد و باقی سیلندرها صلب در نظر گرفته شده�اند. شرایط شبیه�سازی بر اساس آزمایشات صورت گرفته توسط Meskell and Fitzpatrick, 2003 تنظیم شده است. به�منظور حل میدان جریان از روش حجم محدود در شبکه کارتزین استفاده شده و همچنین جهت اعمال شرط عدم لغزش بر روی اجسام جاسازی شده در میدان (سیلندرهای استوانه�ای)، روش سلول شبح (Ghost-cell) به همراه تکنیک مقدارِ بزرگِ جمله چشمه بکارگیری شده�اند. برهم�کنش بین سازه و سیال به�صورت کاملاً کوپل بواسطه حل همزمان معادلات حاکم بر سیال و معادلات حرکت سازه در هر گام زمانی صورت پذیرفته است. قبل از حل میدان جریان در دسته سیلندر استوانه�ای و تحلیل آن، دقت و صحت روش، با شبیه�سازی جریان� در اطراف تک سیلندر استوانه�ای مرتعش مورد اعتبارسنجی قرار گرفته است. نتایج حاصله در تطابق کامل با دیگر نتایج عددی و آزمایشگاهی موجود، می�باشد. نهایتاً جریان در اطراف دسته سیلندر استوانه�ای، شبیه�سازی و ضرایب برآ و پسا، حداکثر سرعت شکاف، توزیع فشار، توزیع چرخش، خطوط جریان، مد ارتعاشی و خط سیر سیلندر مرتعش و سرعت کاهش یافته در مرز ناپایداری به�طور عددی محاسبه و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته �اند.