کنترل جریان سیال و انتقال حرارت حول تک سیلندر مربعی و دو سیلندر مربعی در یک امتداد به وسیله مکش و دمش

در تحقیق حاضر، کنترل جریان سیال و انتقال حرارت از تک سیلندر مربعی و دو سیلندر مربعی در امتداد هم با استفاده از مکش و یا دمش به صورت عددی و با استفاده از روش حجم محدود و الگوریتم simplec مورد مطالعه قرار گرفته است. در این تحقیق، جریان سیال نیوتنی تراکم ناپذیر دو بعدی در محدوده اعداد رینولدز آرام و مغشوش بررسی شده و برای ارزیابی چگونگی انتقال حرارت از سیلندر داغ، عدد پرانتل سیال برابر با 0.71 و عدد پرانتل مغشوش، ثابت و برابر با 0.89 در نظر گرفته شده است. برای بررسی دقیق تر و امکان مقایسه، ابتدا تأثیر میزان دمش و یا مکش یکنواخت بر سطح جلو، پشت، بالا و پایین سیلندر، بر رفتار جریان و انتقال حرارت در عدد رینولدز 150 به صورت مجزا مطالعه شده است (حالات ساده) و در ادامه با ترکیب حالات ساده، یک حالت ترکیبی بهینه برای جلوگیری از ریزش گردابه و کاهش پارامترهای آئرودینامیکی وارد بر تک سیلندر در اعداد رینولدز 70، 100 و 150 بدست آمده است. سپس تأثیر فاصله بین سیلندری بر رفتار جریان و انتقال حرارت به کمک حالت کنترلی بهینه بررسی شده است. در تحقیق حاضر همچنین مقایسه ای بین طرح های گسسته سازی quick و charm انجام شده و مدل های توربولانسی k-? و k-?-v2-f در اعداد رینولدز 16000 و 22000 ارزیابی و برای هندسه های تحت بررسی در این تحقیق با یکدیگر مقایسه می شوند. بررسی های انجام شده نشان می دهد، در رژیم جریان آرام اعمال دمش از سطح جلو و یا پشت تک سیلندر، فرکانس ریزش گردابه را می کاهد و با بکارگیری مکش از سطوح بالا و پایین از گسترش گردابه ها در امتداد عرضی جلوگیری می شود. دمش همدما بر تمام سطوح سیلندر داغ، جسم را عایق می کند. همچنین اعمال حالت کنترلی بهینه بر دو سیلندر در یک امتداد، از ریزش گردابه بین دو سیلندر و نیز سیلندر پایین دست جلوگیری می شود. استفاده از حالت کنترلی بهینه می تواند در میزان پارامتر کنترل کمتری در مقایسه با حالات ساده، از پدیده ریزش گردابه جلوگیری کند و نیروی پسای وارد بر سیلندر را کاهش دهد. در رژیم جریان آشفته پایداری حل و همگرائی در مراحل تکرار، با استفاده از طرح گسسته سازی charm بهبود می یابد.