مطالعه عددي جريان آرام عبوري از روي استوانه و كنترل‌كننده‌هاي چرخان مجاور آن جهت توقف پديده ريزش گردابه‌ها

Numerical Study on Laminar Flow Over a Cylinder and Its Rotating Controllers for Suppressing the Vortex Shedding

ريزش گردابه عامل مهمي در ايجاد نيروهاي ديناميكي نوساني روي سازه‌هاي استوانه‌اي و افزايش يا حتي تشديد ارتعاشات القاشده توسط سيال است. كنترل جريان روي استوانه و به تعويق انداختن جدايش، باعث كوچك شدن ناحيه دنباله و كاهش ريزش گردابه‌ها شده و عمر سازه را افزايش مي‌دهد. در بين روش‌هاي مختلف كنترل فعال و غيرفعال ريزش گردابه، استفاده از كنترل كننده‌هاي جريان روشي پركاربرد است. دو استوانه كنترل كننده كوچك در اطراف يك سازه استوانه‌اي بزرگ مي‌توانند به عنوان كنتر ل كننده‌هاي فعال جريان استفاده شوند. در اين تحقيق، تأثير پارامترهاي هندسي روي پاسخ‌هاي نوساني براي جريان آرام روي يك استوانه دايره اي همراه با دو استوانه كنترل كننده كوچك به كمك تحليل عددي مطالعه شده است. روش حجم محدود بر اساس الگوريتم سيمپل براي شبيه سازي ميدان جريان ناپايا استفاده شده است. موقعيت مناسب كنترل‌كننده‌ها تعيين شده است. شاخص‌هاي كاهشي مناسبي براي محاسبه ميزان اثربخشي كنترل كننده‌ها تعريف و به كار گرفته شده‌اند. نتايج عددي حاصل شده نشان داد كه نوسانات نيروهاي برآ و پساي وارد شده بر استوانه اصلي و كنترل كننده‌هاي جريان از بين رفته اند. مقدار ضريب پساي استوانه اصلي كاهش يافته است. همچنين با نصب كنترل‌كننده‌هاي جريان در موقعيت مناسب، خطوط جريان در پشت استوانه بدون نوسان شده و ريزش گردابه متوقف شده است.

Vortex shedding exerts the dynamic and periodic forces on cylindrical structures and increasing the FIV and even the resonance. Controlling the flow over the cylinder and delaying the separation, reduces the vortex shedding and achieves the longer lifetime. Among different passive and active methods of flow control, using the flow controllers is a highly practical method. Two small rotating cylinders, near the main cylindrical structure, can be actively used for this purpose. The effects of the geometrical parameters on the oscillatory response of a particular main circular cylinder have been numerically studied for a particular laminar flow regime. The finite volume based on SIMPLE algorithm has been used for simulating the unsteady flow field. The procedure of finding the correct position to controllers is surveyed. The reduction indexes are defined for calculation the effectiveness of controllers. It is shown that there is an optimum position for the proposed condition in which the variation of lift ad drag forces for the cylinder and two rotating controllers are the minimum one and the vortex shedding is suppressed, too. Moreover, the mean drag coefficient is reduced significantly in the prescribed position for the main cylinder and two rotating controllers.