Skip to main content
SUPERVISOR
مهدی نیلی احمدآبادی (استاد مشاور) احمد سوهان کا راصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Majid Keley
مجید کلی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Experimental Investigation of the Flow over Two Squar Cylinders in Different Arrangements
The flow around bluff bodies like cylinders with circular and square cross section is observed in many engineering applications such as adjacent skyscrapers, groups of chimney stacks, tubes bundles in heat exchangers, suspended bridges etc. For these configurations, the flow interference has an essential role for several changes in the characteristics of the flow. Thus, the dynamic interaction between the structure and the fluid is one of the most fascinating problems in engineering mechanics. Some studies including both numerical and experimental investigations have been conducted for the ?ow over square cylinders in tandem and side-by-side arrangements, but the turbulent flow over staggered square cylinders is not reported yet. In this research the flow around two staggered square cylinders is studied experimentally by using the wind tunnel and smoke tunnel. Experiments were performed in Isfahan University of Technology labs. The distance between the centers of the models is varied between 2D to 5D, where D is cylinder side, and the staggered angle is varied between zero to 90 degree. The pressure coefficients (Cp) on the models’ faces are measured via sensors which are placed on theirs’ faces. The flow patterns around two cylinders are investigated by smoke visualization for different gap spacing and staggered angles. Measuring velocity field and turbulence quantities around two square cylinders are carried out using hot wire anemometry for various gap distances. Six major regimes are distinguished according to the gap spacing between cylinders and staggered angles, that is, shear layer reattachment, induced separation, vortex impingement, vortex pairing and enveloping (VPE), vortex pairing, splitting and enveloping (VPSE), synchronized vortex shedding (SVS) for staggered arrangement. Based on the results of visualization, the width of wake, the separation angle and length of the shear layer have been determined. Pressure coefficients on the surfaces of cylinders have been measured by pressure sensors in wind tunnel, and the drag coefficients have been calculated by the pressure coefficients. Frequency analysis have been performed for staggered angles of 0 to 90 degrees for the distance between the cylinders of 2 to 5, using a hot wire anemometer in a wind tunnel. The results of this study indicate that the space between cylinders and staggered angles are main factors to influence the flow patterns, velocity, pressure and Strouhal number. The results also show that two different dominant frequency are occurred for staggered arrangement for some gap spacing and staggered angles Key Words : Square Cylinder, Staggered Arrangement, Wind Tunnel, Smoke Tunnel, Hot wire, Flow Pattern, Pressure Coefficient, Strouhal Number
جریان حول اجسام جریان بند مثل سیلندرهای با مقطع دایره ای و مربعی در بسیاری از کاربردهای مهندسی از جمله جریان حول ساختمان ها، قطعات الکترونیکی، دودکش های بلند، پل های معلق و ... مشاهده می شود. همچنین رژیم های مختلف شامل جریان آرام تا جریان آشفته حول این اجسام مشاهده می شود. جریان حول این اجسام معمولا سه بعدی می باشد اما جسم جریان بند می تواند دو بعدی یا سه بعدی در نظر گرفته شود. در هندسه های دو بعدی که الزاما جریان آنها دو بعدی نیست، طول استوانه در مقایسه با قطر آن بزرگ می باشد و اثرات دیوار و یا جریان آزاد در دو سر آن مطرح نیست. استوانه های کوتاه و یا وجود تاثیر دیوار و یا جریان آزاد در دو طرف یک سیلندر (همانند جریان اطراف یک ساختمان) نمونه هایی از جریان اطراف سیلندرهای سه بعدی است. در این پژوهش جریان اطراف دو سیلندر دوبعدی با مقطع مربعی (طول سیلندر در مقایسه با ضلع مقطع بزرگ می باشد) در آرایش های متفاوت شامل آرایش کنار هم[، پشت سرهمو اریب در محدوده زوایای اریب صفر تا 90 درجه و فاصله ی بین سیلندری 2 تا 5 برابر ضلع سیلندر، بصورت تجربی بررسی شده است. برای آشکارسازی جریان حول جفت سیلندر مربعی و به منظور شناخت فیزیک و الگوهای جریان، به ازای زوایا و فواصل بین سیلندری مختلف، از تونل دود استفاده شد. شش الگوی جریان شامل الگوی اتصال مجدد لایه برشی، الگوی جدایش القائی، الگوی برخورد گردابه، الگوی جفت شدن و ادغام گردابه ها، الگوی جفت شدن، تقسیم و ادغام گردابه ها و الگوی ریزش گردابه همگام برای آرایش اریب مشاهده شد. همچنین از نتایج آشکارسازی، مقادیر پارامترهای جریان مثل عرض ویک، زاویه جدایش و طول لایه برشی توربولانسی تعیین شد. ضرایب فشار بر روی سطوح سیلندرها، با استفاده از حسگرهای فشار در تونل باد، اندازه گیری و به کمک ضرایب فشار بدست آمده، مقدار ضریب دراگ نیز محاسبه شد. تحلیل فرکانسی و محاسبه عدد استروهال برای زوایای اریب 0 تا 90 درجه و به ازای فاصله ی بین سیلندری 2 تا 5، با استفاده از سرعت سنج سیم داغ در تونل باد انجام شد و برای زاویه 45 درجه، کانتور سرعت و پارامترهای توربولانسی اندازه گیری شد. نتایج این پژوهش نشان داد که تغییر فاصله ی بین سیلندرها و زاویه اریب، عاملی مهم در الگوهای جریان و تغییرات سرعت، فشار و عدد استروهال می باشد. از مهمترین نتایج بدست آمده این است که در آرایش اریب جفت سیلندر مربعی و برای فواصل بین سیلندری کوچک، دو فرکانس غالب مشاهده شد. کلمات کلیدی: سیلندر مربعی، آرایش اریب، تونل باد، تونل دود، سیم داغ، الگوهای جریان، ضریب فشار، عدد استروهال

ارتقاء امنیت وب با وف بومی