جلسه دفاع رساله دکتری مهندسی مکانیک- گرایش تبدیل انرژی
موضوع: مطالعه تجربی و عددی اثرات نسبت منظری و زاویه حمله بر ساختار جریان سیلندرهای مستطیلی سه بعدی
استادان راهنما: دکتر احمد سوهانکار
استادان مشاور: دکتر مجتبی دهقان منشادی
استادان داور: دکتر احمدرضا پیشهور، دکتر مهدی نیلی، دکتر علی اکبر دهقان
چیکده
جریان پیرامون سازههای سه بعدی متصل به کف و دارای انتهای آزاد در بسیاری از کاربردهای مهندسی و صنعتی مثلا سازه های بلند مشاهده میشود. باوجود تحقیقات فراوان به رفتارشناسی جریان حول سیلندرهای دوبعدی، جریان حول سیلندرهای سهبعدی واقع بر یک سطح با ارتفاع محدود بویژه با مقطع مستطیلی تحت زاویه بسیار کمتر مورد بررسی قرارگرفته است. هدف از انجام مطالعهی حاضر، بررسی تأثیر زاویه حمله در محدوده α=0°-90°، بر یک سازه سهبعدی با مقطع مستطیلی واقع برکف با نسبت منظری مقطع (نسبت طول به عرض، CR) برابر 1، 2، 3 و 4 در نسبت منظری ارتفاع ثابت 7 (نسبت ارتفاع به عرض) بهصورت عددی و تجربی در محدوده اعداد رینولدز (12-48)×103می باشد. بررسی عددی بصورت سه بعدی غیر دائم به روش شبیهسازی گردابههای بزرگ(LES) انجام شده است. همچنین در محدوده اعداد رینولدز ذکر شده، از آزمایشهای تجربی به کمک کاوشگر پنج حفرهای، جریانسنجی سیم داغ، و مرئی سازی بهوسیله روغن در تونل باد برای رفتارشناسی و شناخت الگوهای مختلف جریان پیرامون جسم استفاده شده و صحت نتایج عددی مورد ارزیابی قرار گرفت. بررسی نتایج عددی و مرئی سازی بهوسیله روغن نشان داد که سه نوع الگوی گردابه های نعل اسبی با توجه به نحوه قرارگیری نقاط کانونی، قابل شناسایی است. همچنین نتایج تجربی و عددی حاکی از آن هستند که وقوع پدیده اتصال مجدد لایه برشی به سطح استوانه در محدوده ای از زوایای حمله مرتبط با هر نسبت منظری همراه با تشکیل حباب جدایش رخ می دهد. در یک زوایه بحرانی (αc) مقدار اندازه حباب جدایش بیشینه می شود که مقدار αc به ترتیب برابر با 15°، 10°، 5° و 0° برای نسبت های منظری مقطع 1، 2، 3 و 4 می باشد. نتایج نشان داد که در حالی که در زاویه بحرانی (αc) برای هر CR، عدد استروهال به حداکثر مقدار و ضریب درگ به حداقل مقدار خود میرسند، رفتار ضریب نیروی لیفت در زاویه بحرانی به CR بستگی دارد. نتایج این پژوهش نشان داد که مقدار عدد استروهال برای هر نسبت منظری و زاویه، مستقل از موقعیت آن در امتداد ارتفاع استوانه و سایر موقعیتها در ناحیه دنباله است. این بدان معناست که ریزش گردابه با فرکانس یکسانی در سراسر ناحیه دنباله برای هر برای هر نسبت منظری و زاویه رخ میدهد. الگوی جریان با مقایسه نتایج پراب پنح حفرهای و شبیهسازی عددی انجام و تطابق خوبی مشاهده شد. دو نوع گردابه نوک و ثانویه برای همه حالات در ناحیه ویک شکل می گیرد که قدرت انها بستگی به نسبت منظری مقطع و زاویه حمله دارد. مثلا بیشینه قدرت ورتیسیته در جهت جریان در یک موقعیت مشخص برای گردابههای نوک، در زاویه حمله صفر درجه برای نسبت منظری مقطع 1 و در زاویه 30° برای نسبتهای منظری مقطع 2 تا 4 رخ میدهد. در مجموع بررسی های انجام شده در این پژوهش نشان داد که تطابق خوبی بین نتایج تجربی و عددی کار حاضر وجود دارد.
