شبیه سازی عددی جریان در اطراف دو سیلندر استوانه ای نوسانی در چیدمان های مختلف

در این پایان نامه، جریان تراکم ناپذیرِ ناپایا، لزج و دو بعدی حول دو سیلندر استوانه ای در چیدمان پشت سرهم و عرضی در رژیم های آرام و آشفته با استفاده از روش حجم محدود شبیه سازی شده است. این شبیه سازی ها در اعداد رینولدز متفاوت و فواصل مختلف بین دو سیلندر برای (الف) دو سیلندر ساکن و (ب) سیلندر ساکنی که در پایین دست یک سیلندر انعطاف پذیر قرار دارد، صورت گرفته است. دو سیلندر استوانه ای در چیدمان های مختلف کاربردهای متنوعی در زمینه های مختلف مهندسی از جمله نگهداشتن بال هواپیماهای دوباله در صنایع هوانوردی، برج های خنک کن در مهندسی هوافضا و کابل-های انتقال برق در مهندسی برق دارند. هدف از این مطالعه، بررسی رفتار جریان و بدست آوردن نیروهای هیدرودینامیکی وارد بر سیلندرهای بالادست و پایین دست جریان و مقایسه آنها با نتایج تجربی و عددی دیگر می باشد. جهت بررسی درستی روش، شبیه سازی جریان حول تک سیلندر استوانه ای ساکن و متحرک ارائه شده است. شبکه مورد استفاده، شبکه کارتزین جابجا شده می باشد که با استفاده از روش جمله چشمه بزرگ و سلول شبح ، به ترتیب دو سیلندر استوانه ای داخل میدان در آن شناسایی و شرط عدم لغزش اعمال می شود. این شبکه در نواحی قبل و بعد از دو سیلندر به یک اندازه ریز شده است، اما جهت افزایش دقت محاسبات، ناحیه شامل دو سیلندر ریزتر انتخاب شده است. الگوریتم حل عددی مورد استفاده بر مبنای روش سیمپل می باشد و جهت مدل کردن جریان آشفته از روش rng استفاده شده است. از نمودارهای ضرایب برا و پسا و کانتورهای خطوط جریان و توزیع چرخش ، مشاهده می شود که برای دو سیلندر ساکن تغییر فاصله و عدد رینولدز تاثیر چشمگیری بر مشخصه های جریان حول دو سیلندر دارد. از طرفی، با تغییر عدد رینولدز و سرعت کاهش یافته برای حالتی که سیلندر پایین دست متحرک است، دامنه نوسان و پاسخ دینامیکی این سیلندر تغییر می کند. نتایج بدست آمده با نتایج تجربی و عددی دیگر مطابقت خوبی دارند. کلید واژه: سیلندر استوانه ای، چیدمان پشت سرهم و عرضی، میدان جریان، حجم محدود، شبکه کارتزین-جابجاشده ، پاسخ دینامیکی، نیروهای هیدرودینامیکی.