جلسه دفاع پژوهشی 2 (آقای احسان شیرانی)
موضوع: مطالعه تجربی و عددی اثرات نسبت منظری و زاویه حمله بر ساختار جریان سیلندرهای مستطیلی سه بعدی
ارائه دهنده: احسان شیرانی فرادنبه
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 سازه های سه بعدی متصل به کف و دارای انتهای آزاد در بسیاری از کاربردهای مهندسی و صنعتی مشاهده می‌شود. به‌عنوان نمونه می‌توان به جریان عبوری از ساختمان‌های بلند تحت زاویه باد متفاوت، دودکش ها، برج های خنک کن و مخازن ذخیره ی نفت و غیره اشاره نمود. باوجود تحقیقات فراوان به رفتارشناسی جریان حول سیلندرهای دوبعدی، جریان حول سیلندرهای سه بعدی واقع بر یک سطح با ارتفاع محدود بویژه با مقطع مستطیلی تحت زاویه بسیار کمتر مورد بررسی قرارگرفته است. هدف از انجام مطالعه ی حاضر، بررسی تأثیر زاویه جریان مابین صفر تا 90 درجه، بر یک سازه سه‌بعدی با مقطع مستطیلی واقع برکف با نسبت منظری مقطع (نسبت طول به عرض) برابر 1، 2، 3 و 4 در نسبت منظری ارتفاع ثابت 7 (نسبت ارتفاع به عرض) به‌صورت عددی و تجربی در محدوده اعداد رینولدز حدود Rew=(12-48)×103 است. بررسی عددی سه بعدی غیر دائم به روش شبیه سازی گردابه های 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 . با توجه به نحوه قرارگیری نقاط کانونی، سه نوع الگوی برای گردابه های نعل اسبی ارائه شد. نتایج حاکی از آن هستند که اتصال مجدد جریان روی سطح سیلندر در محل اتصال به کف، باعث کاهش عرض محدوده گردابه نعل اسبی و افزایش سطح روبروی جریان باعث افزایش عرض محدوده گردابه نعل اسبی می‌شود. همچنین بررسی نتایج شبیه سازی عددی نشان داد که با تغییر زاویه حمله، هنگامیکه جریان برگشتی بر روی سطح جانبی بوقوع بپیوندد و طول دنباله جریان بازگشتی بیشینه باشد، باعث ایجاد مقدار استروهال بیشینه در این زاویه می‌شود. به طوریکه این زاویه برای CR=1 برابر °15، برای CR=2 برابر °10، برای CR=3 برابر °5 و برای CR=4 برابر °0 می‌باشد. همچنین نتایج عددی نشان داد که در این زاویه علاوه بر اینکه عدد استروهال ماکزیمم می‌شود، ضرایب لیفت و درگ مینیمم می‌شود که درگ مینیمم نشانه‌ای از وقوع کوچکترین عرض دنباله می‌باشد. نتایج آزمایش جریان سنج سیم داغ، نشان دهنده تطابق بسیار عالی برای عدد استروهال بیشینه و زاویه حمله مربوطه با حل عددی می‌باشد. همچنین حاکی از این موضوع است که فرکانس ریزش گردابه در راستای ارتفاع سیلندر ثابت می‌باشد و همچنین در محدوده Rea=12000-28000، عدد استروهال مستقل از عدد رینولدز می‌باشد.