Skip to main content
SUPERVISOR
مهدی نیلی احمدآبادی (استاد راهنما) احمد سوهان کا راصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Majid Abbasi
مجید عباسی باغبادرانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Experimental Study of Flow around Two Side-by-side Three- dimensional Square Cylinders by Wind Tunnel and Smoke Visualization
For many years, ?uid ?ow around bluff bodies including circular and square cylinders has been well studied. In spite of their simple geometry, the formation of ?ow around these types of geometries contains the main ?ow characteristics such as separation and reattachment, wake, shear layer instabilities and vortex shedding. Cylinder-like structures can be found both alone and in groups in the designs for heat exchangers, cooling systems for nuclear power plants, offshore structures, buildings, chimneys, power lines, struts, grids, screens, and cables. Various studies including both numerical and experimental investigations have been conducted for the ?ow over two-dimensional square cylinders in different arrangements, where the effects of floor (wall) and roof (free flow) of the cylinders are not included. In reality, most of cylindrical structures such as buildings have finite height with a wall in one end and free flow in another end. This case is a type of three dimensional bodies. Furthermore, when an object is in the wake of another, flow properties and aerodynamic forces are affected by geometry, distance between two structures and their placement toward the flow. In this research the flow around two side by side square cylinders with limited height (same as two side by side buildings) is studied experimentally by using wind tunnel and smoke tunnel. Experiments were performed in Isfahan University of Technology labs. The aspect ratio of the models (side/height) is 7. The distance between the models is varied between 2D to 6D, where D is cylinder side. The pressure coefficients (Cp) on the models’ faces are measured via 53 sensors which are placed on theirs’ faces. In this test the Cp is measured in different gap distances and angles of attack. The flow patterns around two cylinders are investigated by smoke visualization for different gap spacing. Measuring velocity field and turbulence quantities around two side by side square cylinders are carried out using hotwire anemometry on the middle height of the cylinders for various gap distances.Results of this study show that the variations of the gap distance and angle of attack have important effects on the flow patterns and pressure and velocity quantities. Also it was found that the results for three dimensional cylinders differ from those are reported for two dimensional cylinders. Some similarity is observed between results of the two dimensional cylinders and those for the middle plane of three-dimensional cylinder, where the effects of the floor and roof of the models on the results of this plane are small. This study shows that the results are relatively independent to Reynolds numbers considered in this work. Keywords: Two side by side three dimensional square cylinders, Wind tunnel, Smoke tunnel, Experimental study.
جریان حول اجسام جریان بند مثل سیلندرهای با مقاطع مربعی و دایره‌ای کاربرد گسترده‌ای در زمینه مهندسی دارد. از جمله کاربردهای این اجسام می توان به سازه‌های بلند ساختمانی، دودکش‌های بلند، پل‌های معلق و... اشاره نمود. جریان حول این‌گونه اجسام (جریان بند) به دفعات برای سیلندر با مقطع دایره‌ای و کمتر برای سایر مقاطع مانند مربع، مستطیل و ... صورت گرفته است که عمدتاً شامل هندسه دوبعدی است و کمتر تأثیر دیوار متصل به یک سمت و جریان آزاد انتهای آن‌ها بررسی‌شده است (همانند جریان عبوری از یک ساختمان). علاوه بر موارد ذکرشده، هنگامی که یک سازه در ویک سازه دیگر قرار گیرد، ویژگی های جریان و نیروهای آیرودینامیکی به شدت وابسته هندسه، فاصله بین سازه‌ها، آرایش و نحوه قرارگیری سازه‌ها نسبت به جهت جریان است. بررسی اثر این پارامترها بر نیروهای آیرودینامیکی، میدان سرعت، توزیع فشار سطحی و ... کمک شایان توجهی به طراحی مناسب و به‌کارگیری این سازه‌ها دارد. در این پژوهش جریان بر روی دو سازه مکعب مستطیل سه‌بعدی با طول محدود در آرایش کنار هم ( همانند دو ساختمان کنارهم) به‌صورت تجربی به وسیله تونل باد و تونل دود بررسی شده است. به‌منظور آشنایی با فیزیک و الگوهای جریان در اطراف این سازه‌ها از آشکارسازی جریان به کمک تونل دود برای فاصله‌های مختلف بین سیلندرها برای دو زاویه صفر و 45 درجه استفاده‌شده است. برای بررسی تغییرات فشار روی سطوح سازه‌ها، با نصب حسگرهای فشار برروی وجوه مختلف آن‌ها ضرایب فشار میانگین برای فاصله‌های مختلف بین دو سیلندر و زاویه‌های متفاوت مابین 0 تا 45 درجه تعیین شد. در این پژوهش همچنین توزیع سرعت و اغتشاشات جریان در بعضی از خطوط پشت و بین دو سیلندر در فاصله‌های مختلف و زاویه صفر به وسیله جریان‌سنج سیم داغ تعیین‌شده است. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که تغییر فاصله و زاویه سازه نسبت به جریان عاملی مؤثر بر الگوهای جریان و تغییرات کمیت‌هایی از قبیل سرعت، فشار و اغتشاشات جریان دارد. هم‌چنین نتایج حاکی از آن است که سه‌بعدی بودن هندسه موردبررسی نیز بر موارد بالا مؤثر است و در برخی موارد (نزدیک به کف و سقف مدل) نتایج با حالت دو بعدی تفاوت اساسی دارد. بررسی نتایج نشان داد که با کم شدن فاصله بین مراکز دو سیلندر روند تغییرات از روند مورد انتظار متفاوت می‌شود. کلمات کلیدی: دو سیلندر سه‌بعدی مجاور، تونل باد، تونل دود، بررسی تجربی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی