16739

14848

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1400

[دوازده]، 157ص. :مصور، جدول، نمودار

احمد سوهان كار

محمود اشرفي زاده

ايمان چيت ساز، محمدرضا توكلي نژاد

1400/08/23

كتابنامه

مهندسي مكانيك

مهندسي مكانيك

1400/09/01

2778806

در اين پژوهش كنترل جريان و انتقال حرارت پيرامون سيلندر هاي دو بعدي مستطيلى با نسبت منظري 25 .0 ،5 .0 ،1 ،2 ،3 و 4 در محدوده اعداد رينولدز 100 الى 200 و عدد پرانتل 7 .0 به صورت عددي مورد مطالعه قرار گرفت. كنترل جريان به شيوه فعال با اعمال يك جريان ثانويه مكشى/دمشى به سطوح سيلندر، صورت گرفته است. تمام شبيه سازي ها با استفاده از نرم افزار Cfx Ansys انجام شده است. دو رويكرد متفاوت در نحوه اعمال جريان ثانويه كنترلى به سطوح سيلندر اتخاذ گرديد. در رويكرد اول؛ جريان ثانويه مكشى/دمشى به صورت يكنواخت به كل سطح يك ضلع از سيلندر اعمال شده و 5 حالت مختلف بررسى شد. در حالات اول/دوم سطوح بالا و پايين سيلندر به طور همزمان تحت جريان مكشى/دمشى قرار گرفت. در حالات سوم/چهارم سطوح جلو و عقب سيلندر به طور همزمان تحت جريان مكشى/دمشى قرار گرفته و با تحليل نتايج به دست آمده حاصل از شبيه سازي جريان در عدد رينولدز 150 ،طى حالت هاي اول تا چهارم، يك حالت تركيبى (حالت پنجم) كه طى آن سطوح بالا/پايين تحت مكش و سطوح جلو/عقب تحت دمش بود، مورد مطالعه قرار گرفته و به عنوان حالت مطلوب انتخاب گرديد. شرايطى كه در آن ريزش گردابه كاهش يافته و يا حتى الامكان متوقف شده و همچنين ميزان نيروهاي وارده به سيلندر و نوسانات ناشى از آن در كمترين مقدار نسبت به حالت بدون كنترل بوده، به عنوان حالت كنترلى مطلوب انتخاب شده است. در حالت كنترلى مطلوب ضريب نيروي پسا به طور ميانگين به ميزان 41 درصد براي تمام نسبت هاي منظري در مقايسه با حالت بدون كنترل كاهش يافته، مقادير rms ضرايب نيروي هاي برآ/پسا طى كاهشى 100 درصدي به مقدار صفر رسيده و ريزش گردابه در تمام نسبت هاي منظري متوقف شده است. عدد ناسلت متوسط كل سيلندر نيز با اعمال حالت كنترلى مطلوب براي سيلندر هايى با نسبت منظري بزرگتر از يك افزايش و براي سيلندرهاي با نسبت منظري كمتر از يك كاهش يافته است. در رويكرد دوم كنترل جريان؛ يك جريان دمشى موسوم به جريان جت از طريق يك سطح مقطع ناچيز بر روي بخش مركزي سطوح جلو/عقب سيلندر و با سه حالت مختلف به محيط جريان پيرامون سيلندرهايى با نسبت منظري 5 .0 ،1 ،2 و 4 تزريق گرديده است. جريان كنترلى جت در حالت اول از طريق سطح جلو، در حالت دوم به طور همزمان از طريق سطوح جلو/عقب و در حالت سوم از طريق سطح عقب سيلندر اعمال گرديده و پس از تحليل و مقايسه نتايج، حالت دوم كنترل به عنوان حالت مطلوب انتخاب شده است. ميزان كاهش ضريب نيروي پسا در حالت كنترلى مطلوب به طور ميانگين 35 درصد و ميزان كاهش rms ضرايب نيروهاي برآ/پسا نيز به طور ميانگين 88 و 72 درصد براي تمام نسبت هاي منظري مشاهده شده است. عدد ناسلت متوسط كل سيلندر نيز به طور ميانگين به ميزان 33 درصد براي تمام نسبت هاي منظري كاهش يافته است. عملكرد هر دو حالت مطلوب در كاهش ميزان ضريب نيروي پسا و همچنين مقادير rms ضرايب نيروهاي برآ و پسا قابل قبول بوده در حالى كه مقدار متوسط كاهش ضريب نيروي پسا در حالت مطلوب رويكرد اول بيشتر مى باشد. حالت مطلوب رويكرد اول سبب توقف ريزش گردابه در تمام نسبت هاي منظري شده در حالى كه حالت مطلوب رويكرد دوم تنها در برخى موارد ريزش گردابه ها را متوقف كرده است.

The effects of uniform suction/blowing (USB) and jet flow (JF) on the control of vortex shedding and wake flow are investigated for flow fluid and heat transfer over rectangular cylinder with different aspect ratios (lengthto­width), AR=0.25­4. To reduce mean and fluctuating forces and to suppress the vortex shedding are the main aims of using these two flow controls. All numerical simulations was performed with commercial computational fluid dynamics package Ansys CFX for various Reynolds numbers, Re = 100–200, and Prantl number of Pr = 0.7. The focus is given on how the employed active flow control for various AR and Re influence the flow structures and associated aerodynamic parameters. At the first approach (USB), four flow control cases was adapted at Re=150 where suction or blowing is applied only on the top/bottom or front/rear sides of the cylinder. The fifth case was examined from a combination of other introduced cases where suction and blowing is applied on the top/bottom and front/rear sides of cylinders, respectively. The advantages of these cases are used to find the optimum conditions, where the vortex shedding suppression occurs and an average reduction of about 41% in the drag coefficient is provided for all values of AR. For the optimum control case, the effect of Reynolds number (Re=100–200) is investigated and it is observed that vortex shedding is suppressed for all Reynolds numbers as well as aspect ratios employed. At the second approach (JF), three control cases was studied at Re=150 and AR=0.5, 1, 2, 4 where the jet flow applied through a slight cross­section on the central part of the front/rear surfaces (the first/third cases) and on the front/rear surface (second case). The results show that the second case is the optimal one (Re=100–200), where vortex shedding is suppressed at AR=1, 2, 4 with an average drag reduction of about 35% for all AR considered. If one compares the optimal case of two flow control (USB and JF), it is found that the USB provided more reduction for drag coefficient.

احمد سوهان كار

محمود اشرفي زاده

ايمان چيت ساز، محمدرضا توكلي نژاد