جلسه دفاع رساله دکتری (آقای محمدرضا راستان)

فارسی

موضوع : بررسی تجربی و عددی کنترل جریان عبوری از یک سازه سه بعدی به وسیله دمش و مکش
ارائه دهنده : محمدرضا راستان
استاد راهنما :  دکتر احمد سوهانکار
استاد مشاور :  دکتر ابراهیم شیرانی
اساتید داور :  دکتر محمد طیبی رهنی، دکتر مهدی نیلی احمدآبادی، دکتر محسن ثقفیان، دکتر محمود اشرفی ­زاده
چکیده
جریان پیرامون سیلندرها از دو منظر شناسایی پدیده های جریان و کاربردهای صنعتی حائز اهمیت است. از سوی دیگر، توسعه و بکارگیری روش های مختلف کنترل جریان بدلیل اهمیت آن در کاربردهای صنعتی و زندگی روزمره از جمله افزایش ایمنی، کاهش مصرف انرژی و کنترل آلودگی های صوتی و زیست محیطی از دیرباز مورد توجه محققان حوزه دینامیک سیالات بوده است. در این پژوهش، مطالعه جریان حول سیلندر با مقطع مربعی و ارتفاع محدود متصل به صفحه ای تخت (مشابه یک ساختمان) برای بررسی پدیده های جریان و پاسخگویی به ابهامات آن مورد استفاده قرار گرفته است. تحقیق حاضر اثر دو پارامتر نسبت منظری (AR ، نسبت ارتفاع به عرض وجه سیلندر) و عدد رینولدز (Re، بر حسب سرعت جریان آزاد و اندازه مقطع سیلندر) را بر روی ساختارهای جریان مطالعه کرده و همچنین به بررسی مزایا و معایب کنترل این جریان سه بعدی به روش مکش و دمش پرداخته است. نسبت های منظری انتخاب شده در این مطالعه 7، 4، 2 = AR است که شامل هر دو حالت زیر و فوق بحرانی می باشد. از سوی دیگر جریان در بازه ای از اعداد رینولدز پایین (250-40 = Re) به روش عددی و اعداد رینولدز بالا (22000، 12000 = Re) به دو روش عددی و تجربی مورد مطالعه قرار گرفته است. تعیین محدوده عدد رینولدز متناظر با شروع ریزش گردابه در نسبت منظری 7 و همچنین بررسی اثر عدد رینولدز و نسبت منظری بر روی ساختار جریان دنباله سیلندر و کمیت های انتگرالی اهداف اصلی بخش نخست این تحقیق است که به روش عددی بررسی شد. یافته های تحقیق شروع ریزش گردابه را در بازه عدد رینولدز 85-75 = Re نشان می دهد. همچنین نتایج تحقیق حاکی از آن است که تشدید ناپایداری هایی که منجر به ظهور جریان گذار می شود در بازه عدد رینولدز 200-150 = Re رخ می دهد. علاوه بر نتایج فوق، اثر عدد رینولدز بر روی دنباله متوسط بسیار قابل توجه است، به نحویکه تغییر الگوی جریان از حالت پایا به ناپایا، تغییر دنباله از حالت دوقطبی به شش قطبی و سپس به چهارقطبی را موجب می شود. در ادامه تحقیق 7، 4، 2 = AR در 250 = Re در نظر گرفته شدند. بررسی های صورت گرفته وجود دو نسبت منظری بحرانی را نشان می دهد. بطوریکه در نسبت منظری بحرانی اول بین 2 و 3 تغییر رژیم جریان از حالت پایا به ناپایا دیده می شود و در نسبت منظری 4 ساختارها گذاری از دوقطبی به چهارقطبی را تجربه می کنند. در بخش دوم تحقیق عددی کنترل جریان ناپایای سه بعدی حول سیلندر سه بعدی در 4 = AR و 250 = Re با اعمال مکش یا دمش یکنواخت از شیار واقع بر سطح جلویی سیلندر انجام شد. هدف این بخش تعیین حالت بهینه ای از نرخ دمش و یا مکش است تا کاهش نیروهای آیرودینامیکی و نوسانات نیرویی روی سیلندر رخ دهد و تضعیف ریزش گردابه اتفاق افتد. به این منظور بازه ای وسیع از نسبت نرخ سرعت مکش (منفی) یا دمش (مثبت) به سرعت جریان آزاد (4 > Г > 4-) در نظر گرفته شد. مشاهده شد که این روش کنترل جریان قادر است که نیروی پسا را بیش از 90 % کاهش دهد. نتایج انحراف جت را در 4 و 2 = Г نشان می دهد که نقشی بسزایی در کاهش نیروی پسا دارد. در بخش پایانی پژوهش عملکرد روش کنترل جریان اتخاذ شده بصورت آزمایشگاهی و عددی (شبیه سازی ادیهای بزرگ) در 7 = AR و 22000، 12000 = Re مطالعه شد. در این بخش با طراحی دو آرایش مختلف از جت در بخش تجربی و یک آرایش در بخش عددی، اثر توزیع سرعت جریان ثانویه بر ساختارهای جریان و بهره وری روش کنترلی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج کاهش چشمگیر نیروی درگ را نشان می دهند اما مقدار کاهش و ساختارهای جریان به پروفیل سرعت جریان ثانویه وابسته است. توزیع سرعت جت از نوع موجی شکل به عنوان حالت بهینه معرفی شد. همچنین با استفاده از نتایج تجربی و عددی طرحی مفهومی برای ریزش گردابه پیرامون سیلندر سه بعدی ارائه شد. مقایسه نتایج جریان های عدد رینولدز پایین (250 = Re) و بالا حاکی از تشابه پدیده ها و امکان بسط نتایج جریان های عدد رینولدز پایین به جریان های عدد رینولدز بالاست.

مکان: 

سمینار 1 دانشکده مهندسی مکانیک

تاریخ: 

پنجشنبه, دی 27, 1397 - 14:00

نوع رویداد: 

سمینار علمی

عکس: 

ارتقاء امنیت وب با وف ایرانی