شماره راهنما :
1335 دكتري
پديد آورنده :
راستان، محمدرضا
عنوان :
بررسي تجربي و عددي كنترل جريان عبوري از يك سازه سه بعدي به وسيله دمش و مكش
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
بيست و دو، [239]ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
احمد سوهانكار
استاد مشاور :
ابراهيم شيراني
توصيفگر ها :
سيلندر مربعي محدود , مطالعه ي عددي و تجربي , شروع ريزش گردابه , جريان گذار , دنباله دو و چهار قطبي
استاد داور :
محمد طيبي رهني، مهدي نيلي احمد آبادي، محسن ثقفيان، محمود اشرفي زاده
تاريخ ورود اطلاعات :
1397/12/06
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1397/12/08
كد ايرانداك :
ID1335 دكتري
چكيده فارسي :
چکیده ریان پیرامون سیلندرها از دو منظر شناسایی پدیده های ریان و کاربردهای نرتی حائه اهمیت است از سوی دیکر توسره و بکارگیری روش های مختلف کنترل ریان بدلیل اهمیت آن در کاربردهای نرتی و زندگی روزمره از مله افهایش ایمنی کاهش مصرف انرژی و کنترل آلودگیهای وتی و ز یست محینی از دیرباز مورد تو ه محققان حوزهی دینامیک سیاالت بوده است در ای پژوهش منالره ی ریان حول سیلندر با مقنع مربری و ارتفاع محدود متصل به فحهای تخت مشابه یک ساختمان برای بررسی پدیده های ریان و پاسخکویی به ابهامات آن مورد استفاده قرار گرفته است تحقیق حاضر اثر دو پارامتر نسبت منظری AR نسبت ارتفاع به عرض و ه سیلندر و عدد رینولدز Re بر حسب سرعت ریان آزاد و اندازه مقنع ریان سهبردی به روش سیلندر را بر روی ساختارهای ریان منالره کرده و همننی به بررسی مهایا و مرایب کنترل ای مکش و دمش پرداخته است نسبتهای منظری انتخاا شده در ای منالره 7 4 2 AR است که شامل هر دو حالت زیر و فوق بحرانی میباشد از سوی دیکر ریان در بازهای از اعداد رینولدز پایی 052 04 Re به روش عددی و اعداد رینولدز باال 00022 00021 Re به دو روش عددی و تجربی مورد منالره قرار گرفته است تریی محدوده عدد رینولدز متناظر با شروع ریهش گردابه در نسبت منظری 7 و همننی بررسی اثر عدد رینولدز و نسبت منظری بر روی ساختار ریان دنبالهی سیلندر و کمیتهای انتکرالی اهداف ا لی و نوآوری بخش نخست ای تحقیق است که به یک روش عددی با دقتی از مرتبه 2 بررسی شد یافتههای تحقیق شروع ریهش گردابه را در بازهی عدد رینولدز 58 57 Re نشان میدهد همننی نتایج تحقیق حاکی از آن است که تشدید ناپایداریهایی که منجر به ظهور ریان گذار میشود در بازهی عدد رینولدز 002 051 Re ر میدهد عالوه بر نتایج فوق اثر عدد رینولدز بر روی دنبالهی متوسط بسیار قابل تو ه است به نحویکه تغییر الکوی ریان از حالت پایا به ناپایا تغییر دنباله از حالت دوقنبی به شش قنبی و سزس به چهارقنبی را مو ب میشود در ادامهی تحقیق 7 4 2 AR در 052 Re در نظر گرفته شدند بررسیهای ورت گرفته و ود دو نسبت منظری بحرانی را نشان میدهد بنوریکه در نسبت منظری بحرانی اول بی 2 و 3 تغییر رژیم ریان از حالت پایا به ناپایا دیده میشود و در نسبت منظری 4 ساختارها گذاری از دوقنبی به چهارقنبی را تجربه میکنند در بخش دور تحقیق عددی کنترل ریان ناپایای سهبردی حول سیلندر سهبردی در 4 AR و 052 Re با اعمال مکش یا دمش یکنواخت از شیار واقع بر سنح لویی سیلندر انجار شد هدف ای بخش تریی حالت بهینهای از نر دمش و یا مکش است تا کاهش نیروهای آیرودینامیکی و نوسانات نیرویی روی سیلندر ر دهد و تضریف ریهش گردابه اتفاق افتد به ای منظور بازهای وسیع از نسبت نر سرعت مکش منفی یا دمش مثبت به سرعت ریان آزاد 4 4 در نظر گرفته شد مشاهده شد که ای روش کنترل ریان قادر است که نیروی پسا را بیش از 09 کاهش دهد نتایج انحراف ت را در 4 و 2 نشان می دهد که نقشی بسهایی در کاهش نیروی پسا دارد در بخش پایانی پژوهش عملکرد روش کنترل ریان اتخاذ شده بصورت آزمایشکاهی و عددی شبیه سازی ادیهای بهرگ در 7 AR و 00022 00021 Re منال ره شد در ای بخش با طراحی دو آرایش مختلف از ت در بخش تجربی و یک آرایش در بخش عددی اثر توزیع سرعت ریان ثانویه بر ساختارهای ریان و بهرهوری روش کنترلی مورد ارزیابی قرار گرفت نتایج کاهش چشمکیر نیروی درگ را نشان میدهند اما مقدار کاهش و ساختارهای ریان به پروفیل سرعت ریان ثانویه وابسته است توزیع سرعت ت از نوع مو ی شکل به عنوان حالت بهینه مررفی شد همننی با استفاده از نتایج تجربی و عددی طرحی مفهومی برای ریهش گردابه پیرامون سیلندر سهبردی ارائه شد مقایسه نتایج ریانهای عدد رینولدز پایی 052 Re و باال حاکی از تشابه پدیدهها و امکان بسط نتایج ریانهای عدد رینولدز پایی به ریانهای عدد رینولدز باالست کلید واژه سیلندر مربری محدود منالرهی عددی و تجربی شروع ریهش گردابه ریان گذار دنباله دو و چهار قنبی
چكيده انگليسي :
Numerical and experimental study of flow control over a three dimensional structure by blowing and suction Mohammad Reza Rastan E mail mr rastan@me iut ac ir January 17 2019 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran1st Supervisor s Name Ahmad Sohankar E mail asohankar@cc iut ac ir1st Advisor s Name Ebrahim Shirani Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranAbstractBoth numerical Re 40 12000 and experimental Re 12000 22000 31000 investigationsare carried out to study flow control around a finite surface mounted square cylinder Thesuction and blowing are employed through a slot located on the upstream face of cylinder asan active flow control The current study also investigates the Reynolds number Re based onthe free stream velocity and cylinder width and the aspect ratio AR cylinder height to widthratio AR 2 4 7 and AR 7 for numerical and experimental works respectively effects onthe flow structures for cases with and without flow control The suction blowing parameter is defined as the ratio of the mean velocity of the secondary flow to the free stream velocity ischanged as 4 4 where the positive and negative representing blowing and suction respectively In this work firstly three dimensional 3D unsteady flow characteristics arounda finite wall mounted square cylinder is investigated for AR 7 and Re 40 250 via a directnumerical simulation The results of the first part of this research show that the vortex sheddinginception occurs within the range of 75 Re 85 The Re has a considerable effect on themean wake topology and integral parameters As such the wake flow changes from a dipole toa quadrupole type when the flow changes from steady to unsteady A transition flowcommences at a critical Re within Re 150 200 where the wake instabilities are intensifiedwith increasing Re and the force signal oscillation alters from a sinusoidal to a chaotic type Finally the wake flow becomes turbulent for Re 200 In the second part of this dissertation 3D unsteady flow around a finite wall mounted square cylinder subjected to a steady secondaryflow blowing and suction from the cylinder s front face has also been studied with the aid ofdirect numerical simulations All simulations of this part were carried out at Re 250 toinvestigate the influence of 4 4 and AR 2 4 7 on the cylinder forces vortexshedding frequency and mean and instantaneous wake structures The results show that independent of AR both blowing and suction have the potential to reduce the time mean forces e g more than 90 pressure drag reduction fluctuating forces and vortex sheddingfrequency Furthermore a detailed investigation of vortex evolution revealed that the suctionstrategy considerably affects the shedding type and wake flow topology Increasing the suctionratio changes the shedding from symmetric to asymmetric at AR 4 Conversely a planar jetattenuates vortical structures in the vicinity of the wall Jet deflection was observed at 2and 4 which plays a key role in the success of the control approach and in the determinationof the wake flow structure by changing the pressure distribution on the front face Two criticalAR values were determined where the flow and the mean wake structure changed from steadyto unsteady 2 AR 3 and from dipole to quadrupole AR 4 In the last part of this study large eddy simulation and wind tunnel experiments are utilized to investigate the turbulent flowcharacteristics over a finite square cylinder with AR 7 at Re 12000 and 22000 Moreover the investigation of the flow control efficiency at high Re and also the influence of the jetvelocity profile on the performance of the control strategy are examined in this section To
استاد راهنما :
احمد سوهانكار
استاد مشاور :
ابراهيم شيراني
استاد داور :
محمد طيبي رهني، مهدي نيلي احمد آبادي، محسن ثقفيان، محمود اشرفي زاده
