کنترل پدیده ریزش گردابه حول استوانه به وسیله کنترلرهای دورانی

نوع: Type: رساله

مقطع: Segment: دکتری

عنوان: Title: کنترل پدیده ریزش گردابه حول استوانه به وسیله کنترلرهای دورانی

ارائه دهنده: Provider: مسعود نجفی - رشته مکانیک

اساتید راهنما: Supervisors: دکتر محسن گودرزی

اساتید مشاور: Advisory Professors:

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر محمدسعید عقیقی، دکتر حسین احمدی کیا، دکتر فرزاد ویسی

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: 15 اسفند ماه 1401 ساعت 11

مکان ارائه: Place of presentation: سمینار 2

چکیده: Abstract: با گذشت بیش از چند دهه از تلاش مهندسان و دانشمندان، موضوع دینامیک سیالات حول اجسام با سطح مقطع پهن و روش های کاهش نیروهای سیالاتی و ارتعاشات القایی ناشی از ریزش گردابه پیرامون آن ها، هنوز یک حوزه تحقیقاتی پویا است. زیرا ارتعاشات القایی ناشی از ریزش گردابه در پشت سازه ها در موارد بسیاری با ایجاد پدیده تشدید سبب تخریب کامل سازه شده و بر طرف کردن عیوب ناشی از آن هزینه بالایی دارد و در برخی مواقع غیر ممکن است، از مهم ترین مثال های کاربردی در مقابله با ریزش گردابه، مبدل¬ های حرارتی، دودکش ها، سازه های دریایی، ساختمان های بلند و خطوط انتقال برق را می توان نام برد. در رساله حاضر، هدف بررسی اثر استفاده از دو عدد کنترل کننده چرخان بر ریزش گردابه در پشت سیلندر با مقطع مربعی با زوایای رویارویی صفر و 45 درجه نسبت به جریان اصلی و توانایی کاهش دامنه نوسانات نیروهای آئرودینامیک ناشی از ریزش گردابه بر سیلندر در جریان آرام و مغشوش در اعداد رینولدز 150 و 24000 است. در این راستا از نرم افزار FLUENT برای تحلیل میدان جریان و نیروهای آئرودینامیک وارد بر سیلندر استفاده شد. نتایج نشان داد که در سیلندر با زاویه رویارویی صفر درجه در جریان آرام، استفاده از این روش کنترلی در برخی مختصه های مکانی، علاوه بر توقف کامل ریزش گردابه در کل میدان جریان، ضریب پسا سیلندر و کنترل کننده ها را نیز به شدت کاهش می دهد، اما در سیلندر با زاویه رویارویی 45 درجه کاربرد این روش، علی رغم حذف اثرات ریزش گردابه روی سیلندر و کنترل کننده ها در برخی مختصه های مکانی، توانایی توقف کامل ریزش گردابه را در سرعت دورانی مورد بررسی ندارد. نتایج نشان دادند در سیلندر با زاویه رویارویی 45 درجه در سرعت های دورانی بالاتر برای کنترل کننده ها ریزش گردابه نیز به طور کامل متوقف می گردد. بررسی ریزش گردابه و تحلیل میدان جریان نشان داد که حضور کنترل کننده ها سبب ایجاد سه رژیم کلی در میدان جریان با توجه به نوع ریزش گردابه می-شود. در رژیم اول، ریزش گردابه هم در پشت سیلندر و هم در پشت کنترل کننده ها دیده می شود. در رژیم دوم ریزش گردابه در کل میدان جریان به صورت کامل متوقف شده است. در رژیم سوم ریزش گردابه در فاصله بین سیلندر و کنترل کننده ها به طور کامل متوقف شده اما ریزش گردابه بعد از کنترل کننده ها همچنان وجود دارد. از یافته های مهم این تحقیق آن است که بسته به قرار گیری کنترل کننده ها در هر مختصه مکانی در جریانِ آرامِ سیال، ماهیت نیرو های نوسانی وارد بر سیلندر و کنترل کننده ها از نوع هارمونیک یا پریودیک است. در جریان مغشوش برای سیلندر با زاویه رویارویی صفر درجه حضور کنترل کننده ها در برخی مختصه های مکانی علاوه بر شبه آرام سازی جریان سیال، میانگین مجذور مربعات نوسانات ضرایب برآ و پسا وارد بر سیلندر را حداکثر به میزان 90 درصد کاهش و ماهیت آن ها را به پریودیک یا هارمونیک تغییر داد، اما نتوانست ریزش گردابه در میدان جریان را به طور کامل متوقف کند. برای سیلندر با زاویه رویارویی 45 درجه در جریان مغشوش حضور کنترل کننده ها تنها توانست میانگین مجذور مربعات نوسانات ضریب برآ را حداکثر به میزان 63 درصد کاهش دهد.

فایل: ّFile: دانلود فایل