توصيفگر ها :
آرايش اريب , آرايش پهلو به پهلو , آرايش پشت سر هم , ريزش گردابه , الگوهاي جريان , عدد ناسلت , ضرايب ليفت و درگ
چكيده فارسي :
بررسي و تحليل جريان عبوري از اجسام جريان‌بند به دليل كاربرد وسيع آن‌ها در صنايع، بهينه‌سازي انرژي در سازه‌ها و ساير كاربردها مانند جريان عبوري از پل‌ها، دودكش‌ها، ساختمان‌ها و حتي سازه‌هاي كوچك در ابعاد ميكرو و... بسيار حايز اهميت است. جريان‌بندها، اجسامي داراي سطح مقطع بزرگ مي‌باشند كه مي‌توانند راه سيال عبوري را تا حدودي مسدود كنند و ناحيه ويك بزرگي را ايجاد نمايند. استوانه‌ها از ساده‌ترين نمونه‌هاي اجسام جريان‌بند مي‌باشند كه در شكل‌ها و انواع مختلف در صنعت و طبيعت يافت مي‌شوند و متداول‌ترين نوع آن‌ها سيلندرهايي با مقاطع مربعي و دايره‌اي هستند. تحليل جريان عبوري از روي دو استوانه به دليل وجود اثرات متقابل لايه‌هاي برشي دو سيلندر، جدايي گردابه‌ها، فواصل بين سيلندري و تأثير تغييرات عدد رينولدز و... پيچيده‌تر از جريان عبوري تك استوانه‌اي است. در پژوهش حاضر، جريان عبوري و انتقال حرارت از دو استوانه مربعي قرارگرفته در آرايش‌هاي سيلندري (زاويه سيلندري) اريب = 45) (α ، پشت سرهم (α = 0) پهلو به پهلو = 90) (α در فواصل بين سيلندري متفاوت12 1.41 ≤ G* ≤ را در بازه اعداد رينولدز مختلف Re = 1-200 و عدد Pr = 0.71 در دو رژيم جرياني دائم و غير دائم به صورت دو بعدي شبيه‌سازي عددي شده است. همچنين، تمركز اين پژوهش بيشتر در مورد آرايش اريب مي‌باشد. بيش از 400 شبيه‌سازي عددي به كمك نرم‌افزار فلوتنت براي استخراج داده‌هاي مورد نياز اين پژوهش انجام شده است كه بيشتر آن‌ها براي حالت غير دائم مي‌باشد كه بسيار زمان‌بر است. در اين پژوهش ابتدا محدوده اعداد رينولدز بحراني ريزش گردابه (تبديل جريان دائم به غير دائم) و همچنين، الگوهاي جريان متوسط مرتبط با نحوه جدايي جريان و رژيم‌هاي جريان لحظه‌اي ايجاد شده روي سيلندرها تعيين گرديد. سپس به بررسي پارامترهاي اصلي جريان مانند ضرايب درگ و ليفت، عدد ناسلت و استروهال و ساير پارامترهاي نوساني اعم از فشار، سرعت افقي و عمودي نوساني و توزيع دما پرداخته شد. در پژوهش حاضر در بازه اعداد رينولدز و فواصل سيلندري بررسي شده در آرايش اريب، شش الگوي جرياني شناسايي شد كه شامل رژيم جرياني دائم، تك جسم (حالت تك فركانسي و چند فركانسي)، شكاف متناوب (حالت تك فركانسي و چند فركانسي)، غير تناوبي (تك فركانسي و چند فركانسي)، متناوب و مستقل مي‌باشند. همچنين، در آرايش سيلندري پشت سر هم چهار رژيم جرياني دائم، تك جسم، اتصال مجدد، ريزش گردابه همگام و در آرايش سيلندري پهلوبه‌پهلو شش رژيم جرياني دائم، مستقل غير هم‌فاز، همگام هم‌فاز، غير پريوديك (نيم وارو)، نيم وارو شكسته و مستقل شناسايي شد. اين نتايح نشان داد كه نوع آرايش دو سيلندر، فاصله بين سيلندري و تغييرات عدد رينولدز در تشكيل رژيم‌هاي جرياني مختلف ذكر شده تأثير مستقيم دارند. در اين پژوهش نيز عدد رينولدز شروع ريزش گردابه در هر يك از سيلندر‌هاي يك و دو با تقريب خوبي محاسبه شدند و در انتها ميزان اتنقال حرارت از روي دو سيلندر مربعي در زواياي سيلندر مختلف مشاهده شد. همچنين، در فواصل سيلندري زياد، عدد ناسلت سيلندر يك به هندسه تك سيلندر نزديك گرديد.
چكيده انگليسي :
Investigation of flow over bluff buddies are crucial due to their wide application in industry, energy optimization in structures, and other applications such as flow over bridges, chimneys, buildings, and even small structures in micro dimensions. Bluff buddies have large cross-sectional that can partially block fluid passage and create a large wake area behind them. Cylinders are one of the simplest examples of bluff buddies. They are in various shapes and types in industry and nature, and the most common type are cylinders with square and circular cross-sections. The flow over two cylinders is more complex than the flow over a single-cylinder. This is due to the interaction effects of their flows, the formation of vortices between cylinders, the gap spacing, and the impact of Reynolds number change. In the present study, flow and heat transfer over two square cylinders in different arrangements including staggered (α=45), tandem (α = 0), and side by side (α = 90) are numerically simulated. The 2D steady/unsteady numerical results are presented for the range of cylindrical distances (1.41 ≤ G * ≤ 12), Reynolds numbers Re = 1-200, and Pr = 0.71. More than 400 numerical simulations have been performed using Fluent software to extract required data for current research. Most of these simulations are performed in an unsteady state regime, which are very time-consuming. In this study, the ranges of critical Reynolds numbers of onset vortex shedding are determined, where the steady flow change to the unsteady one and instantaneous flow regimes are appeared. This work investigates the main global parameters such as drag and lift coefficients, Nusselt and strouhal numbers, and other oscillating parameters, including pressure, horizontal and vertical velocity, and temperature distribution on the cylinders. The results identifies six different flow regimes for flow over cylinders in staggered arrangement, including steady state regime, single body regime (single frequency and multi-frequency mode), periodic gap regime (single frequency and multi-frequency mode), aperiodic (single frequency and multi-frequency mode), alternative flow regime, and independent flow regimes. Furthermore, four main flow regimes are distinguished in the tandem cylindrical arrangement i.e. single body, reattachment flow regime, synchronize vortex shedding. For side-by-side cylindrical arrangement, six main flow regimes are found including steady-state, independence antiphase flow, synchronized in phase flow, non-periodic flow Regime (Flip-Flop), broken flip-flop Regime and single body flow. The results show that the distance between the cylinders and Reynolds number are main factors to the formation of the various flow regimes mentioned above. The heat transfer rates from two square cylinders at different arrangements and Reynolds numbers were also calculated. It is essential to indicate that for high gap spacing, the Nusselt number of the upstream cylinder approaches to that of the single-cylinder
