بررسي تجربي ساختار جريان اطراف دو سيلندر مربعي و مثلثي پشت سر هم

Experimental investigation of flow structure around two dimensional square and triangular tandem cylinders

در اين مطالعه، مشخصات جريان حول دو سيلندر دو بعدي با مقاطع مربع و مثلث متساوي الاضلاع در آرايش‌ پشت سر هم به صورت تجربي مورد بررسي قرار گرفته است. آزمايش‌ها در تونل باد مدار باز مادون صوت با حداكثر اغتشاشات جريان آزاد 0.3 درصد انجام شده است. بررسي‌ها در آرايش پشت سرهم با جابه جا كردن سيلندر مربعي پايين دست در راستاي جريان در فواصل مختلف از سيلندر مثلثي بالادست انجام شده است. اندازه‌گيري‌ها در اين مطالعه با استفاده از دستگاه‌هاي فشارسنج 32 كاناله، دستگاه اندازه‌گيري نيرويي و جريان سنج سيم داغ انجام شده است. سيلندر مربعي در فواصل مختلف و اعداد رينولدز 26000 و 37000 و 46000 و 51000 در پايين دست سيلندر مثلثي قرار گرفته است. در اين مطالعه نيروهاي برآ و پساي متوسط و نوساني وارد بر سيلندر مربعي در فواصل مختلف اندازه‌گيري شده است. همچنين توزيع فشار متوسط و نوساني روي سطح دو سيلندر در فواصل مختلف از يكديگر اندازه‌گيري شده است. فركانس ريزش گردابه در آرايش دو سيلندر پشت سر هم با استفاده از جريان سنج سيم داغ و نوسانات فشار سطحي سيلندرهاي بالادست و پايين دست اندازه گيري و مقايسه شده است. از مهم‌ترين نتايج مطالعه حاضر مي‌توان به مشاهده دو الگوي مختلف براي جريان اشاره كرد كه در فواصل كمتر از فاصله‌ي بحراني، ريزش گردابه‌ از سيلندر بالادست رخ نمي‌دهد. در فواصل بيشتر از فاصله‌ي بحراني ريزش گردابه از هر دو سيلندر مثلثي و مربعي اتفاق مي‌افتد. فاصله بحراني براي اين آرايش سه برابر طول ضلع سطح مقطع سيلندرها به دست آمد.

In this study, the flow characteristics around two tandem square and equilateral triangle cylinders have been experimentally investigated. Experiments were conducted in an open-circuit subsonic wind tunnel with maximum free-stream turbulence level of 0.3%. Investigations for tandem arrangement were performed by moving the downstream square cylinder along the flow direction at various distances from the upstream triangular cylinder. Measurements were performed using 32-channel pressure transducer, three-component balances and hotwire anemometer. Square cylinder was placed at various distances from the upstream triangular cylinder and the flow Reynolds numbers were chosen to be 26000, 37000, 46000, and 51000. In this study, the mean and fluctuating lift and drag forces were measured for square cylinder at different spacings. Also, the distribution of mean and fluctuating surface pressure on the two-cylinders were measured. The vortex shedding frequency was measured by using both hotwire and surface pressure fluctuations on both cylinders and the results obtained by these two different measurement methods were compared. One of the most important outcome of the present study is the observation of two different flow patterns. It is noticed that the vortex shedding from the upstream cylinder was eliminated for cylinder distances lower than the critical spacing while for distances more than the critical spacing, the vortex shedding occurs from both triangular and square cylinders. The critical distance for this arrangement was obtained to be around three times of the length of the side length of the cylinders.