بررسی عددی ارتعاش ناشی از جریان روی چهار سیلندر استوانه ای یک و دو درجه آزادی با روش گردابه تصادفی - المان مرزی

در این مطالعه روش نوین تلفیقی گردابه تصادفی و المان مرزی به منظور شبیه سازی جریان دوبعدی آرام (رینولدز ۱۰۰)، حول چهار سیلندر استوانه ای دو درجه آزادی در چیدمان مستطیلی ، با طول ۴ و عرض ۲ برابر قطر سیلندر استفاده شده و ضرایب نیروهای هیدرودینامیکی و خطوط جریان رسم شده است . میدان چرخشی ورتیسیته به تعدادی گردابه عددی منفصل و تغییرات آن در هر گام زمانی ، با تعقیب در دیدگاه لاگرانژی ، تحت اثر دو مکانیزم جابجایی و نفوذ بررسی می شود. طبق روش المانمرزی ، ارضای شرط مرزی سرعت صفر روی جدار هندسه ، با خلق گردابه ی صفحه ای صورت می گیرد که دقت حل تا حد زیادی بالا می رود. سیلندر متحرک، با سیستم جرم، فنر و دمپر مدلسازی شده است . فشار سطح بالایی سیلندرهای بالادست از فشار سطح پایینی کمتر بوده و نیروی برای آنها به سمت پایین (منفی ) می شود. برعکس در سیلندرهای پایین دست ، نیروی برا به سمت بالا(مثبت ) خواهند بود. متوسط ضریب پسا در حالت یک و دو درجه آزادی (با سرعت کاهیده ۵) نسبت به ساکن به ترتیب ۸۴/۰ و ۹۷/۰ برابر می باشد. دامنه ارتعاشات القاشده ی سیلندرهای عقبی پس از قرارگیری در دنباله ناشی از سیلندرهای جلویی و شروع ریزش گردابه ها، افزایش یافته و در مواردی در رینولدزهای بالاتر منجر به برخورد آنها می گردد. در این تحقیق علاوهبر کاهش حجم و زمان محاسبات با استفاده از روش المان مرزی ، عدم احتیاج به نگاشت همدیس و درنظر گرفتن تصاویر گردابه ها(و محاسبات مربوط به آنها)، دقت نتایج افزایش یافته است که در محاسبات نیروهای هیدرودینامیکی وارد بر سیلندر استوانه ای ساکن و مقایسه با نتایج تجربی و عددی دیگر به خوبی نمایان است .

کلیدواژه ها:

ارتعاش چهار سیلندر استوانه ای ، جریان آرام ، گردابه تصادفی و المان مرزی ، آرایش مستطیلی ، دو درجه آزادی