پایدارسازی جریان روی استوانه تحت اغتشاش متغیر با زمان توسط روش کاهش مرتبه با مودهای بهینه وابسته به زمان

رویکرد اصلی در بررسی ناپایداری های جریان سیال، تئوری پایداری خطی است که مبتنی بر خطی سازی معادلات حاکم و یافتن مقادیر ویژه ناپایدار است. در بسیاری از مسائل، مانند جریان های برشی، نتایج تئوری پایداری خطی با مشاهدات تجربی تطابق ندارد. در یک سیستم دینامیکی خطی حتی اگر تمام مقادیر ویژه پایدار باشند، اغتشاشات وارد بر سیستم می توانند منجر به ناپایداری شوند، به شرط آن که توابع ویژه، متعامد نباشند. ویژگی گذرای این سیستم های دینامیکی غیرنرمال علی رغم پیچیدگی، با ساختارهایی کم بعد یعنی تعداد کمی مود، قابل توصیف هستند. کنترل رشد دائمی و گذرای اغتشاشات از طریق شناسایی مودهای وابسته به زمان امکان پذیر است. در مقاله ی حاضر، یک روش کاهش مرتبه مبتنی بر مودهای بهینه وابسته به زمان پیاده سازی شده است. این روش، رفتار رشد اغتشاشات در زمان های کوتاه و طولانی را شناسایی می نماید. همچنین یک الگوریتم کنترلی بر اساس روش کاهش مرتبه فوق، به منظور کنترل رشد اغتشاشات جریان سیال، پیاده سازی شده است. حل DNS جریان و پیاده سازی الگوریتم های کاهش مرتبه و کنترلی بر پایه ی حلگر متن باز NEKTAR++ انجام شده است. در مساله ی اول به منظور اعتبارسنجی روش حل، الگوریتم کاهش مرتبه و کنترلی روی جریان عبوری از استوانه با ۵۰   Re =  پیاده سازی شده است. در ادامه، برای نخستین بار الگوریتم کنترلی برای جریان روی استوانه در معرض اغتشاشات ماندگار متغیر با زمان پیاده سازی و به ازای پارامترهای مختلف اغتشاش خارجی حساسیت سنجی شده است. نتایج نشان می دهد با اعمال نیروی کنترلی بر میدان جریان، ناپایداری های ون کارمن، پایدار شده و جریان با ضریب برآی ثابت شکل می گیرد و ارتعاشات جسم حذف می شود.

کلیدواژه ها:

Instability ، Order Reduction ، Flow Control ، Optimally Time-Dependent Modes ، ناپایداری ، کاهش مرتبه ، کنترل جریان ، مودهای بهینه ی وابسته به زمان