شبیه‌سازی دو بعدی جریان آرام حول چهار سیلندر استوانه‌ای دو درجه آزادی در چیدمان مستطیلی با استفاده از روش گردابه‌تصادفی- المان‌مرزی | ||
| مکانیک سازه ها و شاره ها | ||
| دوره 13، شماره 6، بهمن و اسفند 1402، صفحه 169-184 اصل مقاله (1.56 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله مستقل | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22044/jsfm.2024.13162.3744 | ||
| نویسندگان | ||
| محسن دزفولی1؛ امین حقیقی* 2 | ||
| 1دانشجوی دکتری ، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران | ||
| 2دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران | ||
| چکیده | ||
| ارتعاش القاشده توسط جریان از عوامل موثر تخریب مکانیکی سازه‌هایی است که در معرض جریان سیال قرار دارند. در این مطالعه با روش گردابه تصادفی-المان‌مرزی، جریان آرام(رینولدز200) دوبعدی، حول چهار سیلندر استوانه ای یک و دو درجه آزادی در چیدمان مستطیلی، شبیه سازی و ضرایب نیروهای هیدرودینامیکی، خطوط جریان و جابجایی سیلندرها رسم شده است. میدان چرخشی به تعدادی گردابه عددی منفصل و تغییرات آن در هر گام زمانی، با تعقیب گردابه ها در دیدگاه لاگرانژی، تحت اثر دو مکانیزم جابجایی و نفوذ، همچنین ارضای شرط مرزی سرعت صفر روی جدار هندسه، با خلق گردابه ی صفحه ای صورت می گیرد. سیلندر متحرک با سیستم جرم، فنر و دمپر مدل‌سازی شده است. نتایج نشان داد تغییرات متوسط ضریب پسای سیلندر یک و دو درجه آزادی نسبت به سیلندر ساکن به ترتیب 0/84 و 0/97 برابر می باشد. دامنه ی ارتعاش سیلندرهای عقبی از سیلندرهای جلویی کمتر بود. دامنه ی عرضی نوسان، سه برابر دامنه طولی مشاهده شد. بیشینه دامنه ی عرضی ارتعاش سیلندرهای یک درجه آزادی 1/51 برابر سیلندرهای دو درجه آزادی بدست آمد. مقایسه حل جریان حول تک سیلندر با بکارگیری روش المان مرزی(و عدم احتیاج به نگاشت همدیس یا درنظر گرفتن تصاویر گردابه ها) با نرم افزار انسیس‌فلوئنت % 25 کاهش زمانی و % 2/3 افزایش دقت محاسبات را نشان داد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| ارتعاش القاشده توسط جریان؛ گردابه‌تصادفی؛ المان‌مرزی؛ چهار سیلندر استوانه‌ای؛ جریان آرام | ||
|
سایر فایل های مرتبط با مقاله
|
||
| مراجع | ||
|
[1] Lienhard J H (1966) Synopsis of Lift, Drag, and Vortex Frequency Data for Rigid Circular Cylinders. Technical Extension Service, Washington State University.
[2] Chorin A J (1978) Vortex sheet approximation of boundary layers. Computational Physics 27(3): 428-442.
[3] Ghoniem A F, Sherman F S (1985) Grid-free simulation of diffusion using random walk methods. Computational Physics 61(1): 1-37.
[4] Gharakhani A, Ghoniem A (1997) Simulation of Three-Dimensional Internal Flows by the Random Vortex and Boundary Element Methods. ESAIM: Proc. 1
[5] Zhou C Y, So R M C, Lam K (1999) VORTEX-INDUCED VIBRATIONS OF AN ELASTIC CIRCULAR CYLINDER. Fluids and Structures 13(2): 165-189.
[6] دلفانی ش (1384) شبیه‌سازی عددی جریان در هندسه‌های پیچیده با روش گردابه تصادفی-المان مرزی. وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس.
[7] جدیدی ا م, حیدری‌نژاد ق, دلفانی ش (1388). شبیه‌سازی عددی جریان حول استوانه با استفاده از روش جدید تلفیقی گردابه تصادفی - ترکیب گردابه‌ها - المان مرزی. هفدهمین کنفرانس سالانه مهندسی مکانیک. دانشگاه تهران. تهران.
[8] طبری ن غ (1389) شبیه‌سازی سه‌بعدی جریان با روش تلفیقی المان‌گردابه‌ای-المان‌مرزی. وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس.
[9] دزفولی م (1390) شبیه‌سازی عددی ارتعاش ناشی از جریان بر روی دو سیلندر استوانه‌ای نوسانی با روش گردابه تصادفی-المان مرزی. وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس.
[10] Zhao M, & Cheng L (2011) Numerical simulation of two-degree-of-freedom vortex-induced vibration of a circular cylinder close to a plane boundary. Fluids and Structures 27(7): 1097-1110.
[11] زابلی م، ظفرمند ب (1391) تحلیل جریان درهم سیال روی یک، دو و سه استوانه ی متوالی با استفاده از روش ورتکس‌های تصادفی. علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک، (1)24: 145-133.
[12] Zhao M, Cheng L (2014) Vortex-induced vibration of a circular cylinder of finite length. Physics of Fluids 26(1): 105-111.
[13] ظفرمند، ب.، نوری، ی. (1393). شبیه سازی جریان آرام و درهم داخل کانال‌های واگرا با استفاده از روش ورتکس‌های تصادفی (RVM) و بررسی تاثیر زاویه واگرایی و عدد رینولدز بر جریان برگشتی درون کانال. علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک (1)26: 34-17.
[14] ظفرمند ب، امیری ح، نوری ی (1395) حل عددی جریان اطراف استوانه دارای مکش با روش عددی گردابه های تصادفی در رینولدز 140000 سومین همایش ملی جریان سیال انتقال حرارت و جرم. موسسه آموزش عالی جامی، اصفهان.
[15] دزفولی م، حقیقی ا پ، معالی م ا (1397) حل عددی ارتعاش ناشی از جریان روی سیلندر استوانه‌ای با روش گردابه تصادفی - المان مرزی بیست و ششمین کنفرانس سالانه بین‌المللی مهندسی مکانیک. دانشگاه سمنان، سمنان.
[16] دزفولی م، حقیقی ا پ، معالی م ا (1397) حل عددی ارتعاش ناشی از جریان روی دو سیلندر استوانه ای نوسانی با روش گردابه تصادفی مرزی. بیست و ششمین کنفرانس سالانه بین‌المللی مهندسی مکانیک. دانشگاه سمنان، سمنان.
[17] Stock M, Gharakhani A (2020) Open-Source Accelerated Vortex Particle Methods for Unsteady Flow Simulation.
[18] Deng H, Skaugen G, Næss E, Zhang M, Øiseth O A (2021) A novel methodology for design optimization of heat recovery steam generators with flow-induced vibration analysis. Energy 226: 120325.
[19] Nguyen, V L, Nguyen-Thoi T, Duong V D (2021) Characteristics of the flow around four cylinders of various shapes. Ocean Engineering 238: 109690.
[20] Gómez H A, Narváez G F, Schettini E B (2022) Vortex induced vibration of four cylinders configurations at critical spacing in 0° and 45° flow incidence angle. Ocean Engineering 252: 111134.
[21] Gu J, Fernandes A C, Han X, Kuang X, Chen W (2022) Numerical investigation of Reynolds number effects on vortex-induced vibrations at low and moderate Re regimes. Ocean Engineering 245: 110535.
[22] Jamshidi S, Haghighi Poshtiri A, Maali M E (2022) Numerical simulation of flow-induced vibration of the two-degree-of-freedom circular cylinder by random vortex-boundary element method. Ocean Engineering 262: 112276.
[23] Jamshidi S, Haghighi Poshtiri A, Maali M E (2023) Numerical simulation of flow-induced vibration of the one-degree-of-freedom circular cylinder using random vortex-boundary element method at turbulent flow. The Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering: 45(2): 125.
[24] Dehkordi B G, Moghaddam H S, Jafari H (2011) Numerical Simulation of Flow Over Two Circular Cylinders in Tandem Arrangement. Hydrodynamics 23(1): 114-126.
[25] Moghaddam H S, Nooredin N, Dehkordi B G (2011) Numerical simulation of flow over two side-by-side circular cylinders. Hydrodynamics, Ser. B 23(6): 792-805.
[26] Meneghini J R, Saltara F, Siqueira C R (2000) Numerical Simulation of Vortex Shedding from an Oscillating Circular Cylinder using a Discrete Vortex Method. WORLD SCIENTIFIC In Vortex Methods 63-73.
[27] Khalak A, Williamson C H K (1997) Fluid forces and dynamics of a hydroelastic structure with very low mass and damping. Fluids Struct 11(8): 973.
[28] Kang S (2003) Characteristics of flow over two circular cylinders in a side-by-side arrangement at low Reynolds numbers. Phys. Fluid 15:2486.
[29] W. H C, Roshko A (1988) Vortex formation in the wake of an oscillating cylinder. Fluids Struct. 2: 355. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 556 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 546 |
||
