بررسی عددی استحصال انرژی از پدیده ارتعاشات القایی گردابه در سیلندر دایروی با قطاع های متفاوت در اعداد رینولدز پایین

در این پژوهش، اثر هندسی سیلندر دایروی با قطاع های متفاوت روی ارتعاشات القایی گردابه با هدف استحصال انرژی از آن به روش عددی بررسی شده است. با توجه به پدیده ریزش گردابه ای فون کارمن، هنگام عبور جریان از روی اجسام بلاف و در نتیجه ایجاد ارتعاش در جسم، می توان با دریافت این انرژی و تبدیل آن به انرژی مطلوب از این پدیده استفاده نمود. در این پژوهش تمرکز روی یافتن یک هندسه سیلندر با ارتعاشات بیشتر نسبت به سیلندر مبنا (سیلندر دایروی) بوده که برای این منظور سیلندر دایروی با قطاع های مختلف شامل نسبتهای ۰/۵، ۰/۶، ۰/۷، ۰/۸، ۰/۹ و ۱ در دو جهت قرارگیری پیشانی قوس دار (AF) و پیشانی تخت (FF) رو به جریان و در رینولدزهای ۱۰۰ و ۲۰۰ مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی ها در دو حوزه ی سیالاتی و ارتعاشی انجام شده و در قسمت سیالاتی با کمک دینامیک سیالات محاسباتی نیروی های آیرودینامیکی وارده به سیلندر محاسبه شده است. در قسمت ارتعاشی، با نوشتن برنامه در نرم افزار میپل، جابه جایی سیلندر و در نهایت توان بالقوه قابل استحصال از سیال محاسبه شده است. نتایج نشان می دهند که در رینولدزهای ۱۰۰ و ۲۰۰ به ترتیب سیلندر دایروی با نسبت قطاع ۵/۰ و ۶/۰ در جهت قرارگیری FF دارای بیشترین توان دریافتی از سیال است و نسبت به سیلندر دایروی در رینولدزهای ۱۰۰ و ۲۰۰ به ترتیب ۳/۵ و  ۵/۳ برابر افزایش توان را دارا است. همچنین در سیلندر با قطاع یکسان همواره سیلندر با جهت قرارگیری FF توان بیشتری نسبت به سیلندر در جهت AF تولید می کند.

کلیدواژه ها:

Vortex induced vibration ، Energy harvesting ، Vortex shedding ، Sectors circular cylinder ، ارتعاشات القایی گردابه ، استحصال انرژی ، ریزش گردابه ، سیلندر دایروی قطاع دار