Skip to main content
SUPERVISOR
احمد سوهان کا راصفهانی (استاد راهنما) محمود اشرفی زاده (استاد مشاور)
 
STUDENT
Hossein Shahbazi
حسین شهبازی دستجرده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395
Bluff bodies such as circular and square cylinders are the most important flow models in the aerodynamics, hydrodynamics and fluid mechanics due to their academic significance and engineering applications. The flow around cylinders has received a great deal of attention in many practical engineering applications such as flow around buildings, chimneys, marine structures, tall structures, suspended bridges, towers and pylons. In this research, large eddy simulations are performed to study fluid flow and heat transfer over a wall-mounted rectangular cylinder (three dimensional geometry) at a Reynolds number, Re = 12000. The cross-sectional aspect ratio is selected as b/a = 1-4, where a and b are the cylinder width and length, respectively. The height aspect ratio is h/a=7, (h/a, height to smaller cylinder side). The focus is given on the influence of b/a on the mean and instantaneous flow structures, strouhal number (St), and aerodynamic mean forces and their fluctuations. In addition, fluid flow and heat transfer over a two-dimensional rectangular cylinder (two dimensional geometry) with aspect ratio of b/a=1,2,3,4, (b/a, length to with of cylinder cross-section) were studied using K- -SST turbulence model at Re = 12000. All two and three-dimensional simulations were performed using ansys fluent. Grid size effect study in two and three dimensional simulations have been performed and suitable grids have been introduced. The results of this research show that aspect ratio of cylinder has an important role on the mean and instantaneous flow patterns and global parameters such as mean and RMS of lift and drag, strouhal and nusselt numbers. The results of two dimensional simulations have been compared and validated with other numerical and experimental researches that show good agreements in results of present work with reported ones. Furthermore, for three dimensional simulations with LES, the results of b/a=1 have been validated with available experimental and numerical results which show proper agreements. Results of this research showed that the global parameters and flow patterns for three dimensional geometry are totally different from those of two dimensional geometry due to effects of two ends of wall-mounted cylinder. In general, the results of infinite cylinder are not extendable for three dimensional cylinder although a few similarities are observed qualitatively in some cases. Keywords: Finite wall-mounted rectangular cylinder, Infinite rectangular cylinder, Two and three dimensional simulation, Aspect ratio, Turbulent flow hy;, Large eddy simulation (LES), Heat transfer, Vortex shedding
جریان حول سیلندرها دارای کاربردهای زیادی است، که شامل جریان حول ساختمان ها، دودکش ها، سازه های دریایی، سازه های بلند، پل های معلق، برج ها و دکل ها می باشد، که مطالعه این نوع جریان ها مورد توجه پژوهشگران قرارگرفته است. در این پژوهش، مطالعه جریان سیال و انتقال حرارت حول یک سیلندر با مقطع مستطیلی و ارتفاع محدود متصل به کف ( مشابه یک ساختمان) با استفاده از نرم افزار فلوئنت شبیه سازی عددی شده تا پدیده های جریان بررسی و شناسایی شوند. پژوهش حاضر اثر پارامتر نسبت منظری مقطع b/a=1,2,3,4 (b/a، نسبت طول به عرض مقطع سیلندر) مطالعه شده است. در شبیه سازی هندسه سه بعدی، نسبت منظری ارتفاع سیلندر (h/a، نسبت ارتفاع به ضلع کوچکتر سیلندر) برابر با h/a=7 می باشد. جریان از نوع آشفته و عدد رینولدز مورد استفاده در این پژوهش عدد 12000 است. نتایج این پژوهش نشان می دهد که تغییر نسبت منظری سیلندر ها عامل مهمی در تغییر الگوهای جریان و تغییرات سرعت، فشار، عدد استروهال و ضرایب آیرودینامیکی می باشد. در این مطالعه عددی، ابتدا از مدل دورابطه ای K- -SST استفاده و الگوهای جریان و مقادیر کلی نظیر ضرایب متوسط و نوسانی لیفت و دراگ، عدد استروهال عدد نوسلت برای هندسه دو بعدی (سیلندر با طول نامحدود) تعیین شده است. در ادامه از روش شبیه سازی ادی های بزرگ LES برای شبیه سازی سه بعدی هندسه متصل به کف (سیلندر با طول محدود با وجود اثرات کف و سقف) استفاده شده است. مطالعه تاثیر اندازه ی شبکه در شبیه سازی سه بعدی و دو بعدی انجام گرفته است. نتایج شبیه سازی دو بعدی با پژوهش های عددی و تجربی دیگران مقایسه و اعتبار سنجی شده است، که نشان از تطبیق خوب نتایج پژوهش حاضر با پژوهش های گزارش شده دارند. همچنین برای شبیه سازی هندسه سه بعدی نیز نتایج برای b/a=1 با نتایج تجربی و عددی دیگران اعتبار سنجی شده است که تطابق مناسبی دارد. در بخش نتایج، علاوه بر بررسی مقادیر کلی نظیر ضرایب متوسط و نوسانی لیفت و دراگ، عدد استروهال و عدد نوسلت، الگوهای جریان متوسط و لحظه ای برای نسبت های منظری مختلف در شبیه سازی دو و سه بعدی مقایسه شده است. نتایج این تحقیق نشان داد که پارامترها و الگوهای جریان هندسه سه بعدی نسبت به دوبعدی تفاوت زیادی دارند که عمدتاً ناشی از اثرات دو انتهای سیلندر سه بعدی است. لذا نتایج شبیه سازی سیلندر دو بعدی قابل تعمیم برای سیلندر سه بعدی نمی باشد، اگرچه شباهت هایی بصورت کیفی در بعضی از موارد وجود دارد. کلمات کلیدی: سیلندر مستطیلی محدود متصل به کف، سیلندر مستطیلی نامحدود، شبیه سازی عددی دو و سه بعدی، نسبت منظری، جریان آشفته، شبیه سازی اِدی های بزرگ، انتقال حرارت، ریزش گردابه

ارتقاء امنیت وب با وف بومی